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第21篇流态化3

1 流化床流体力学特性3

1.1 流态化现象3

1.1.1 基本现象与特点3

1.1.2 流态化状态谱系相图4

1.1.3 流态化类型5

1.1.4 流态化体系的分类5

1.2 经典散式流态化6

1.2.1 流体通过固定床的压降6

1.2.2 临界流态化速度6

1.2.3 颗粒床层的膨胀7

1.2.4 颗粒终端速度9

1.3 经典聚式流态化11

1.3.1 气泡特性11

1.3.2 最小鼓泡速度13

1.3.3 床层的膨胀14

1.3.4 颗粒的夹带与扬析15

1.4 喷泉床18

1.4.1 喷泉床的结构型式18

1.4.2 喷泉床的流体力学19

1.5 多层流态化床20

1.5.1 特点与分类20

1.5.3 溢流管设计21

1.5.2 颗粒的停留时间分布21

1.6 三相流态化23

1.6.1 特点及分类23

1.6.2 气液固流动规律24

1.7 广义流态化25

1.7.1 广义流态化概念和郭慕孙操作状态图25

1.7.2 并流逆重力向上流动广义流态化25

1.7.3 并流顺重力向下流动广义流态化37

1.7.4 逆流顺重力向下流动广义流态化38

1.8 湍动流态化38

1.10 外力场下的流态化39

1.10.1 脉动流态化39

1.9 浅层流态化39

1.10.2 振动流态化40

1.10.3 磁场流态化40

1.11 移动床料腿42

1.11.1 移动床基本特征及判据42

1.11.2 移动床压降计算42

1.11.3 移动床中气固流动状态相图42

1.11.4 移动床料腿的料封能力及理想料封状态43

1.11.5 移动床颗粒通过孔口的流率43

1.12 颗粒循环系统设计44

1.12.1 总推动力与总阻力的平衡44

1.12.2 固体循环量的调节方法44

1.12.3 V型阀、L型阀等气动式阀门简介44

1.12.4 蝶阀、滑阀、翼阀、塞阀等机械阀门简介45

1.12.6 脉冲气体圆盘加料器及气控气球式加料器简介46

1.12.5 螺旋杆式加料器，星形轮旋转式加料器和旋转圆盘加料器简介46

符号说明47

参考文献48

2 流化床分级和混合51

2.1 分级和混合的机理51

2.2 分级52

2.2.1 两组分颗粒的分级52

2.2.2 多组分颗粒的分级52

2.2.4 分级模型53

2.2.5 分级应用举例53

2.2.3 影响分级的因素53

2.3 混合54

2.3.1 混合的测量54

2.3.2 颗粒混合54

2.3.3 气体返混55

符号说明56

参考文献57

3 颗粒与流体间的传热和传质58

3.1 颗粒与流体间的传热58

3.1.1 颗粒与流体间的传热分析58

3.1.2 颗粒-流体传热系数58

3.1.3 传热系数的实验测定方法59

3.1.4 颗粒-流体传热机理60

3.1.5 各种流化系统中的传热61

3.2 颗粒与流体间的传质64

3.2.1 传质系数的实验测定方法64

3.2.2 传质系数与传质分析64

3.2.3 传质系数的实验关联式65

3.3 颗粒-流体传热与传质的关联67

符号说明67

参考文献67

4 流化床与壁面的传热69

4.1 流化床换热器结构69

4.1.1 夹套式换热器69

4.1.2 管式换热器69

4.2 传热方程70

4.2.1 温差(tw-tb)的计算71

4.2.2 传热面积A71

4.2.3 传热膜系数α床71

4.3 影响传热的因素71

4.3.1 流体速度与床层空隙率的影响71

4.3.2 流体与颗粒物性的影响72

4.3.3 床层高度与传热面高度的影响72

4.3.4 颗粒粒度对传热的影响72

4.3.5 床内构件对传热的影响74

4.3.6 辐射换热的影响74

4.5.1 经典流化床75

4.4.3 颗粒控制机理75

4.5 流化床与器壁传热的传热膜系数75

4.4.1 膜控制机理75

4.4 传热机理75

4.4.2 颗粒团不稳定传热机理75

4.5.2 稀相流化床76

4.5.3 喷动床77

4.6 流化床与床内浸没物体壁面传热的传热膜系数77

4.6.1 流化床与床内浸没物体的传热77

4.6.2 流化床层与浸没管的传热78

4.7 液-固流化床与壁面的传热81

符号说明81

参考文献82

5.1.2 选型的一般原则84

5.1.3 影响流态化质量的因素84

5.1 流态化装置的选型84

5.1.1 流化床类型84

5 流态化装置设计84

5.2 流化床操作速度85

5.3 装置直径与高度的确定85

5.3.1 非催化气固反应86

5.3.2 催化反应86

5.4 气体分布器与预分布器87

5.4.1 气体分布器的结构型式87

5.4.2 气体预分布器的结构型式88

5.4.3 分布板设计计算88

5.5.2 内部构件的结构与型式92

5.5.1 内部构件的作用92

5.5 内部构件92

5.5.3 内部构件的设计94

5.6 颗粒分离回收系统96

5.6.1 输送分离高度97

5.6.2 内过滤器98

5.6.3 内旋风分离器99

5.7 颗粒的加料和卸料装置101

5.7.1 加料和卸料装置的分类101

5.7.2 装置结构型式101

5.8 流化床的测量技术101

5.8.1 压力与压降测量102

5.8.4 气速(流量)测定103

5.8.5 气泡的测定103

5.8.3 空隙度测量103

5.8.2 温度的测量103

5.8.6 颗粒粒度的控制与测量104

5.8.7 其他测量104

符号说明104

参考文献106

6 流态化技术的应用108

6.1 矿物加工与综合利用108

6.1.1 铁矿物108

6.1.2 金属硫化物109

6.1.3 碳酸盐矿物110

6.1.6 盐湖矿物111

6.1.4 硫酸盐矿物111

6.1.5 粘土矿物111

6.1.7 无机化工产品112

6.1.8 其他115

6.2 石油炼制116

6.2.1 重质油催化裂化116

6.2.2 石油的热裂解116

6.3 化石燃料的加工和热能工程117

6.3.1 煤的流态化气化117

6.3.2 煤的快速热解118

6.3.3 油页岩热解118

6.3.4 费-脱(F-T法)合成油118

6.3.6 煤的流化床燃烧119

6.3.5 煤加氧(H-Coal)过程119

6.4 石油化工121

6.4.1 萘氧化制苯酐121

6.4.2 顺丁烯二酸酐(顺酐)的生产121

6.4.3 丁烯氧化脱氢制丁二烯121

6.4.4 乙炔醋酸催化制醋酸乙烯122

6.4.5 丙烯氨氧化制丙烯腈123

6.4.6 硝基苯还原制苯胺123

6.4.7 甲醇氧化制甲醛123

6.4.8 乙烯氧氯化制二氯乙烷123

6.4.9 氯硅烷123

6.6 环境治理124

6.6.1 含HF废气的净化124

6.5.4 彩色石英砂124

6.6.2 含二氯乙烷废气的净化回收124

6.5.1 微细氢氧化钙124

6.5.2 微细碳酸钙124

6.5 材料工业124

6.5.3 超微Υ-Fe203磁粉124

6.6.3 清洗废酸的再生125

6.6.4 污水处理125

6.6.5 含重金属废液流态化电解125

6.6.6 垃圾焚烧与气化125

6.7 生物化工125

6.7.2 蔗糖发酵制短梗酶多糖126

6.7.3 葡萄糖发酵生产酒精126

6.7.1 葡萄糖发酵制谷氨酸126

6.8 物理操作127

6.8.1 物料输送127

6.8.2 粉料制粒128

6.8.3 加热和冷却137

6.8.4 浸出与洗涤137

6.8.5 浸渍与包敷137

6.8.6 表面热处理138

6.8.7 吸附和脱附138

6.8.8 含湿物料的干燥138

6.8.9 流态化选煤140

参考文献141