流化床颗粒的分类及其流化特性(6)

流化床颗粒的分类及其流化特性:

1973年Geldart根据多年对颗粒大小对流化床流化特性的研究,将颗粒的流化特性与颗粒平均径的关係分成A、B、C和D四大类,并将它们表绘在以dp为横坐标,以固体密度ρp与流化气体密度ρg的差

(ρp – ρg)为纵坐标的图上(参见下面的Geldart颗粒分类图)。以便供根据物理或反应过程的特性对流化特性的要求,以选用适合于自己工业化的特点的颗粒粒径及分布。

A类颗粒了(充气流化特性):A类颗粒的特点是颗粒的平均尺寸较小,颗粒的密度较低。由图可知,A类颗粒一般颗粒的平均粒径<100微米,颗粒密度小于1400kg/m3,这类颗粒由于凝聚性较小,因此颗粒间充气性好,床层膨胀比(R≡床层流化时的高度Hf/床层静止时的高度H0)大,当床层气速达到起始流化速度时,床内还不会产生气泡(即床层的起始鼓泡速度大于起始流化速度),当气速进一步增加时,床内虽产生了气泡,但气泡较小,气泡的聚併、分裂速度也快。所以,这类颗粒应该说是流化特性较好的一类颗粒。(说明:起始流化速度umf即是流化床开始流化时的最小速度。起始鼓泡速度umb即是流化床内出现笫一个气泡时的气体速度。)

在工业上使用时应尽可能选用这类颗粒。在石化行业中的催化裂化装置上首先被使用,在这个行业中,催化剂中必须含有一定量的小颗粒,小于44微米被称为关键组分。这类颗粒以后在丙烯氨氧化制丙烯腈等流化床中也得到了应用。

B类颗粒(沙状流化特性):由图可知,B类颗粒一般颗粒的平均粒径<40微米<500微米,颗粒密度<1400kg/m3<4000kg/m3。这类颗粒在气速达到或稍高于颗粒的起始流化速度时,床內就出现了气泡,床层膨胀比R较A类颗粒小,气泡聚併现象严重,气泡直径也迅速变大,且气泡随床高而变大,当气泡达到床层表面时破裂,从而影响了流化质量,影响了床层与传热面间的传热和相间的传质。

这类颗粒在工业上应用也较多,如醋酸乙烯、农药百菌清和苯酐行业都有使用。值得一提的是,这些行业并不是不想使用A类颗粒,而是不能用,如醋酸乙烯、农药百菌清流化床反应器,因其使用的催化剂是活性炭,活性炭不允许做得太细,太细了易被吹出,不易回收!而在苯酐行业由于催化剂是钒催化剂,可制成小颗粒,所以北二化首先在苯酐行业将B类颗粒改用A类颗粒,流化质量明显地得到改善!本人在对温州某化工厂的苯酐流化床的改造中,仅在其原用的B类颗粒中加入了10%的A类颗粒后,其产量就增加了25%以上!

根据本人对颗粒粒径及分布的研究,认为A、B类颗粒流化特性的差别是非常明显的,如:

流化床颗粒的分类及其流化特性:

1973年Geldart根据多年对颗粒大小对流化床流化特性的研究,将颗粒的流化特性与颗粒平均径的关係分成A、B、C和D四大类,并将它们表绘在以dp为横坐标,以固体密度ρp与流化气体密度ρg的差

(ρp – ρg)为纵坐标的图上(参见下面的Geldart颗粒分类图)。以便供根据物理或反应过程的特性对流化特性的要求,以选用适合于自己工业化的特点的颗粒粒径及分布。

A类颗粒了(充气流化特性):A类颗粒的特点是颗粒的平均尺寸较小,颗粒的密度较低。由图可知,A类颗粒一般颗粒的平均粒径<100微米,颗粒密度小于1400kg/m3,这类颗粒由于凝聚性较小,因此颗粒间充气性好,床层膨胀比(R≡床层流化时的高度Hf/床层静止时的高度H0)大,当床层气速达到起始流化速度时,床内还不会产生气泡(即床层的起始鼓泡速度大于起始流化速度),当气速进一步增加时,床内虽产生了气泡,但气泡较小,气泡的聚併、分裂速度也快。所以,这类颗粒应该说是流化特性较好的一类颗粒。(说明:起始流化速度umf即是流化床开始流化时的最小速度。起始鼓泡速度umb即是流化床内出现笫一个气泡时的气体速度。)

在工业上使用时应尽可能选用这类颗粒。在石化行业中的催化裂化装置上首先被使用,在这个行业中,催化剂中必须含有一定量的小颗粒,小于44微米被称为关键组分。这类颗粒以后在丙烯氨氧化制丙烯腈等流化床中也得到了应用。

B类颗粒(沙状流化特性):由图可知,B类颗粒一般颗粒的平均粒径<40微米<500微米,颗粒密度<1400kg/m3<4000kg/m3。这类颗粒在气速达到或稍高于颗粒的起始流化速度时,床內就出现了气泡,床层膨胀比R较A类颗粒小,气泡聚併现象严重,气泡直径也迅速变大,且气泡随床高而变大,当气泡达到床层表面时破裂,从而影响了流化质量,影响了床层与传热面间的传热和相间的传质。

这类颗粒在工业上应用也较多,如醋酸乙烯、农药百菌清和苯酐行业都有使用。值得一提的是,这些行业并不是不想使用A类颗粒,而是不能用,如醋酸乙烯、农药百菌清流化床反应器,因其使用的催化剂是活性炭,活性炭不允许做得太细,太细了易被吹出,不易回收!而在苯酐行业由于催化剂是钒催化剂,可制成小颗粒,所以北二化首先在苯酐行业将B类颗粒改用A类颗粒,流化质量明显地得到改善!本人在对温州某化工厂的苯酐流化床的改造中,仅在其原用的B类颗粒中加入了10%的A类颗粒后,其产量就增加了25%以上!

根据本人对颗粒粒径及分布的研究,认为A、B类颗粒流化特性的差别是非常明显的,如:


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