20.1 流态化床的流体力学特性 1
20.1.1 流态化现象 1
20.1.2 流体通过固定床的压降 3
(1)压降关联式 4
(2)关联式中诸参数的确定 5
20.1.3 临界流态化速度 7
20.1.4 颗粒的终端速度 10
20.1.5 颗粒终端速度与临界流态化速度的综合关系 12
20.1.6 流态化类型 14
(1)散式流态化 14
(2)聚式流态化 17
20.1.7 聚式流态化床中的气泡特性及其行为 19
20.1.8 国井-Leveaspiel鼓泡床模型 23
(1)气泡相 23
(2)乳化相 25
(3)气泡相与乳化相间的气体交换 27
(4)用鼓泡床模型解释气体的混合 29
符号表 32
参考文献 33
20.2 颗粒与流体间的传热和传质 34
20.2.1 颗粒与流体间的传热 34
(1)单个圆球的传热 34
(2)固定床中的传热 35
(3)流态化床中的传热 36
20.2.2 颗粒与流体间的传质 41
(1)单个圆球的传质 41
(2)固定床中的传质 42
(3)流态化床中的传质 42
20.2.3 颗粒与流体间传热与传质间的联系 45
符号表 46
参考文献 48
20.3.1 概述 49
(1)总传热系数K 49
20.3 流态化系统与壁面的传热 49
(2)平均温差(△ｔ)av 50
(3)传热面积A 52
(4)流态化床换热器的结构分类 52
(4.1)夹套式换热器 52
(4.2)管式换热器 52
20.3.2 传热机理 54
20.3.3 流态化床与器壁换热面间的传热 56
(1)影响传热的诸因素 56
(1.1)气体速度与床层空隙率的影响 56
(1.2)颗粒直径的影响 56
(1.3)固体颗粒和流体的热物理性质的影响 56
(1.4)传热面高度或床层高度的影响 56
(1.5)挡板的影响 57
(2)给热系数通用关联式 58
(2.1)Wen和Leva关联式 58
(2.2)Wender和Cooper关联式 59
(2.4)关联式的比较 60
(2.3)秦霁光和屠之龙的关联式 60
20.3.4 流态化床与内部换热壁面的传热 61
(1)垂直管 61
(1.1)垂直管位置的影响 61
(1.2)传热管直径及管子排列密集程度的影响 61
(1.3)通用关联式 62
(1.4)关联式比较 63
20.3.5 稀相气流输送与壁面传热 64
(2)水平管给热系数的通用关联式 64
20.3.6 流-固态化床与壁面的传热 65
20.8.7 计算示例 67
符号表 71
参考文献 72
20.4 流态化装置设计 74
20.4.1 流态化装置的选型 74
(1)影响床型选择的主要因素 74
(2)各类床型的特点 75
20.4.2 影响流态化质量的因素 77
(1)固体颗粒的性质 77
(1.1)颗粒粒度及其分布 77
(1.2)颗粒密度ρp 81
(1.3)颗粒形状系数中Φp 81
(1.4)颗粒的流动性 82
(1.5)颗粒的特殊性质 82
(2)流体的性质 83
(3)床高—直径比L。/DΥ 84
(4)内部构件 87
(5)分布板与预分布构件 87
20.4.3 流态化操作速度 87
20.4.4 床膨胀 88
(1)床膨胀的平均值 88
(2)床膨胀的经验关联 88
(3)Geldart的床膨胀的估算法 90
20.4.5 颗粒的夹带和扬析 98
(1)细颗粒的扬析 99
(1.1)迄今的研究工作 99
(1.2)计算步骤和示例 105
(1.3)计算结果的比较 108
(2)颗粒的夹带 110
(2.1)颗粒夹带的机理 110
(2.2)影响夹带的因素 111
(2.3)夹带速率关联式 113
(2.4)示例和比较 117
(2.5)讨论和建议 120
(3)输送分离高度TDH 122
20.4.6 装置直径和高度的确定 124
(1)催化反应过程 124
(1.1)直径的确定 124
(1.2)高度的确定 127
(2.1)直径的确定 128
(2)非催化反应过程 128
(2.2)高度的确定 129
(3)旋风分离器的安放位置 129
(4)旋风分离器系统的压力平衡 130
20.4.7 操作控制 133
(1)颗粒粒度和组成的控制 133
(2)压力测量 133
(5)其他 134
(4)流量测量 134
(3)温度测量 134
参考文献 135
20.5 流态化装置的构件 138
20.5.1 气体的分布和预分布装置 138
(1)分布板的压降计算 143
(2)分布板的临界压降 143
(3)分布板的孔间距或帽间距 145
(4)气体出分布板的速度 148
(5)多管式气流分布器的设计 152
(6)气体预分布器 154
20.5.2 流态化床的内部构件 160
(1)水平构件 160
(2)垂直构件 164
(3)固定填料 166
(4)水平构件和垂直构件的比较 166
20.5.3 扬析颗粒的捕集 167
(2)内旋风分离器 168
(1)内过滤器及反吹装置 168
(2.1)旋风分离器的压降 171
(2.2)旋风分离器的分离效率 173
(2.3)内旋风分离器的并联和串联操作 174
(2.4)内旋风分离器附件的结构 174
20.5.4 固体的加料和卸料问题 175
参考文献 177
(1.1)最小喷动速度Um 178
(1)喷动床的设计 178
20.6.1 喷动床 178
20.6 其它淀态化系统 178
(1.2)最大压降△Pm 179
(1.3)喷动压降△Ps 180
(1.4)最大喷动床高Lm 180
(1.5)喷泉直径D 180
(1.6)气体在喷动床中的流动 181
(1.7)颗粒在床层中的运动规律 181
(1.8)床层空隙率ε 182
(1.9)传热与传质 182
(2)导向喷动床的设计 183
(2.1)基本结构 183
(2.2)最小导向喷动速度U？ 183
(2.3)导向喷动压降 184
(2.4)床层中气体和颗粒的运动规律 184
(2.5)床层中颗粒的停留时间分布 184
(3.1)最小喷动流态化速度 185
(3)喷动流态化床的设计 185
(3.2)喷动流态化床压降△Pst 186
(4)喷动床的应用 186
(4.1)颗粒物料的干燥 186
(4.2)悬浮液和溶液在喷动床中的干燥造粒过程 186
(4.3)反应造粒 187
(4.4)颗粒的涂敷 188
(4.5)煤的低温焦化 188
(4.6)石油烃类的热裂解 188
(4.7)其他 189
符号表 189
参考文献 190
20.6.2 多层流态化床 190
(1)概述 190
(2)多层流态化床的分类及特点 190
(3)溢流管型多层流态化床的设计 195
(4)无溢流管多层流态化床的设计 198
(5)固相停留时间分布 201
(5.1)溢流管型多层流态化床中固相停留时间分布 201
(5.2)无溢流管型多层流态化床中固相停留时间分布 202
(6)多层流态化床中的传热计算 203
(7)液固多层流态化床 203
参考文献 206
20.6.3 快速流态化 206
(1)概述 206
(2)快速流态化流动模型 207
(3)快速流态化速度、最小循环量和载流点速度的计算 209
(4)快速流态化床压降和气体扩散 210
(5)快速流态化在工业上的应用 211
参考文献 216
20.6.4 三相流态化 217
(1)概述 217
(2)气-液流态化床 218
(2.1)三相流态化床气泡特性 220
(2.2)流态化所要求的最小气速U？和最小液速U？ 223
(2.3)三相流态化系统中各相持量 223
(2.4)气相、液相和固相的轴向分散 224
(2.5)气-液界面传质 225
(2.6)液-固传质 226
(2.7)三相流态化传热 227
参考文献 228
20.7 颗粒的气体输送与循环系统 230
20.7.1 颗粒的气力输送 230
(1)概述 230
(1.1)气力输送装置分类及特性 230
(1.2)气力输送装置型式的选择 231
(2)稀相气力输送 240
(2.1)直管段压降的计算 243
(2.2)弯管压降的计算 247
(3)密相动压气力输送 249
(3.1)密相动压气力输送压降的计算 250
(3.2)空气槽力输送 253
(4)密相静压气力输送 254
(5)筒式气力输送 257
(6)气力输送系统的主要部件 258
(6.1)供料装置 258
(6.2)输送管 259
(6.3)气-固分离器 263
(7)气力输送装置设计 264
(8)功率计算 264
(9)设计计算示例 264
20.7.2 颗粒的循环系统 283
(1)循环系统的组成及基本概念 283
(2)固体循环量 284
(3)固体颗粒的向下流动 284
(3.1)移动床流动 286
(3.2)充气流动 299
(4)固体颗粒通过流态化床器壁的流动 301
(5)气-固循环系统的计算 302
(5.1)循环系统的基本方程 303
(5.2)典型气-固循环系统举例 304
(5.3)实用气-固循环系统的压力平衡及简化计算法 307
(6)气-固循环系统的若干实际问 309
(6.1)控制阀的结构及要求 309
(6.2)反吹装置、流态化床料面测量及固体藏量的控制 310
(6.3)旋风分离器下料管结构及安放部位 310
符号表 312
参考文献 313
20.8 流态化技术的应用 315
20.8.1 物理操作 315
(1)苯酐的流态化冷凝 315
(2)吸附 315
(3)干燥 316
(4)冷却 317
(5)脉冲气流输送 318
20.8.2 合成反应 319
(1)邻苯二甲酸酐(简称苯酐) 319
(2)顺丁烯二酸酐 320
(3)硝基苯还原制苯胺 321
(4)甲醇氧化制甲醛 321
(5)乙烯氧氯化制二氯乙烷 322
(6)中压熔铁催化剂合成烃类 322
(7)丁烯氧化脱氢制丁二烯 322
(8)醋酸乙烯 323
(9)丙烯腈 324
(10)氯硅烷 325
20.8.3 烃类加工 325
(1)流态化催化裂化 325
(2)砂子炉热裂解 326
(3)分子筛催化剂提升管催化裂化 326
(5)流态化床锅炉 327
(4)粉煤的干馏和气化 327
20.8.4 焙烧 328
(1)硫铁矿焙烧 328
(2)磁化焙烧 329
(3)锌精矿的流态化焙烧 330
(4)贫铁矿磁化焙烧 330
(5)明矾石焙烧 331
(7)重碱流态化煅烧 332
(6)氧化铁矿石还原 332
(8)石灰石煅烧 333
20.8.5 其他 334
(1)浸取和洗涤 334
(2)流态化床浸渍法制催化剂 335
(3)微细氢氧化钙 336
(4)二氧化锰氧化还原法制氧气 336
(5)微细碳酸钙 336
参考文献 338