文档介绍：四川大学硕士学位论文
四川大学硕士学位论文
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第一章研究概况
循环流化床概述
循环流化床的发展及工业应用
循环流化床可广泛应用于石油、化工、冶金、能源、环保等工业领域中的
气相加工和固相加工过程。对于要求气、固通量高,生产能力大,在反应
过程中催化剂很快失活而需及时再生或需用颗粒将大量热量补入或取出反应器
的操作,循环流化床是最理想的反应器之一。循环流态化真正成为具有工业实
用价值的新技术,是世纪年代末起在南非运行的费一托
合成反应器以及世纪年代德国的氧化铝焙烧反应器随后,由于高
活性、高选择性分子筛催化剂的出现,提升管流化催化裂化反应器从世纪
年代后期起又逐渐取代了鼓泡流化床而得到推广应用。年,提出
了一个循环流化床的区域图,并描述了循环流态化的基本特征。年,
及其同事首次提出了快速流态化的概念,从而引起了人们对循环
流态化技术研究的日益重视,并在世纪年代形成了一个循环流态化基础
研究的高峰期。
迄今,循环流化床已应用于或正在应用于三十多个不同的工业过程,
可大致分为三类
低、中温的气固非均相催化反应。例如如流化催化裂化
费一托合成、丁烯氧化脱氢制丁二烯等
高温气固非催化反应过程。例如氧化铝的焙烧、煤的燃烧等
干燥等物理过程。例如干燥粘性、或易于结块的物料用为吸
收剂,净化氧化铝产生的废气采用为吸收剂净化煤锅炉废气中
的等
目前己工业化或正处于开发阶段的循环流化床反应器过程参见表
循环流化床的特点
循环流态化作为一种特殊的气一固流态化现象,
是操作气速较高并伴有颗粒循环的气、固两相并流向上的流态化过程,其中包
含快速流态化和密相气力输送两种流动状态。循环流态化作为一种高效无气泡
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表循环流化床的应用
应用过程应用状态
卜均相催化反应过程
流化催化裂化〔业化
费托合成上业化
流化催化热解工业化
邻二甲苯或蔡氧化制苯醉工业化
丁烯氧化脱氢制丁二烯工业示范
正丁烷氧化制顺丁烯二酸马来酸工业示范
、的同时除去业示范
裂解木质素中试
乙烯环氧化中试
非催化反应过程
氢氧化铝焙烧生成氧化铝业化
水泥生料预焙烧仁业示范
氯化铁焙烧生成氧化铁和氯气业化
硫矿等的焙烧上业化
用氢氧化铝和氢氟酸合成工业化
的合成工业化
碳酸盐分解工,业化
氯化盐刃分解中试
常压煤燃烧工业化
加压煤燃烧工业示范
城市废物燃烧工业化
木材及生物物质的燃烧业化
生物物质及有机废物的气化业化
煤气化工业示范
催化剂再生业示范
低温物理操作过程
废气的净化用为吸收剂」业化
煤气净化中试
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的气、固接触技术,在当代流态化技术研究
气体排时非中是最活跃的领域之一。目前,循环流化
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床以其特有的优越性能己经在化工、石油、
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日、冶金、能源、材料、生化、环保、制药等领
、渭
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日尸﹂域得到广泛的应用。与传统低气速的鼓泡床
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六川宾和湍动床相比,循环流化床具有以下特点
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日床内热容量大,气固滑移速度大,
一接触效率高,有良好的传热、传质效率
日动气
巨典颗粒集聚现象减小,床层温度分布
颗粒循环均匀并更易于控制,对于强放热反应和吸热
控制阀
反应易于实现移热和供热,适用于反应过程
气体入中需用颗粒将大量热量补入或取出的反应操
图一种常见的循环作,尤其在必须严格控制温度以防止爆炸的
流化床系统反应过程特别适用
气体通量高,生产能力大,单位床
层面积的生产能力远高于传统流化床
颗粒处于循环状态,具有良好的流动性能,适用于物料需要连续更新
而不影响反应过程的操作,尤其在催化剂很快失活而需要及时再生的操作过程
中具有很大的优势
可以在提升管和伴床中进行不同的化学反应
床内流动状况更接近于活塞流,便于控制反应物的反应时间
可处理粘湿性物料,原料及设备利用率高,能耗小,投资少,维修费
用也低。
但是另一方面,由于大量颗粒的循环以及颗粒的速度较高,循环流化床存
在磨损较大,颗粒回收技术要求高等问题。多相流系统复杂,过程的工程放大
技术难度较大。
循环流化床的结构、流型及其操作条件
根据不同的工业应用的要求,循环流化床具有不同的结构。总体而言,循
环流化床由提升管、气固分离器、贮料罐伴床、颗粒循环控制设备等构成。
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图所示的是一种常见的循环流化床系统。从提升管底部引入的流化气体带
动由储料罐而来的颗粒并流向上运动,当气固混合物到了提升管顶部的旋风分
离器后,气体向上排出,