流態(tài)化設(shè)備基本概述
流態(tài)化設(shè)備 fluidization equipment 又稱流化床設(shè)備,用于物理加工的包括干燥、浸取、吸附和離子交換、顆?;旌稀⒘鞴虛Q熱等操作。典型的流態(tài)化設(shè)備有單層流化床、多層流化床、多室流化床和兩器流化床。
流態(tài)化設(shè)備單層流化床
在床層底部(圖1)設(shè)置一分布板,例如燒結(jié)板、多孔板、泡罩板等。開工前將固體顆粒加到板上形成床層,流體自下而上通過分布板,均勻地進入床層使顆粒層流化,然后從頂部離去。設(shè)備側(cè)壁設(shè)有加料口和出料口,以連續(xù)加入和卸出固體物料。用出料口的位置控制床層高度。由于固體顆粒中常帶有細粉,顆粒在床層中因摩擦、碰撞也會產(chǎn)生粉塵,因而離開床層的流體常帶有粉塵,需予以回收。回收的粉塵可返回床層或直接作為產(chǎn)品。對于氣固系統(tǒng),常用的粉塵分離裝置是旋風分離器(見離心沉降)和袋濾器(見過濾設(shè)備)。在流化床中,固體顆粒充分混合,因而用作傳質(zhì)設(shè)備時,相當于分級接觸傳質(zhì)設(shè)備的一個級。
流態(tài)化設(shè)備多層流化床
具有類似板式塔的結(jié)構(gòu)(圖2),顆粒物料加到頂部床層,經(jīng)溢流管逐層下降。流體先經(jīng)底層分布板進入底部床層,逐層上升,使各層顆粒流態(tài)化,進行氣固逆流分級接觸。最后離開床層的流體須經(jīng)分離裝置回收夾帶的粉塵。多層流化床正常運行的關(guān)鍵在于溢流管能否正常工作。為確保顆粒能通過溢流管順利下降,而又防止流體穿過溢流管短路上升,在溢流管下端設(shè)置適當?shù)亩骂^或其他裝置。多層流化床不僅能起逆流多級接觸的作用,有時還可根據(jù)工藝要求,在各床層中設(shè)置適當?shù)膿Q熱面,以調(diào)節(jié)各層的溫度。
流態(tài)化設(shè)備多室流化床
設(shè)備的橫截面一般為矩形,用垂直擋板將設(shè)備沿長度方向分成多室(一般4~8室)。擋板下沿與分布板面之間留有幾十毫米的間隙,作為室間粉粒通道。室有控制床面的堰板。流體平行進入各室,顆粒則依次通過各室,因此多室流化床不僅能抑制顆粒在整個床層內(nèi)的返混,而且還能調(diào)節(jié)通入各室流體的流速和溫度。多室流化床比多層流化床設(shè)備容易控制,總壓降也小;但傳熱、傳質(zhì)推動力較多層床小,用于干燥時空氣熱量利用效率較差(見流化干燥)。
流態(tài)化設(shè)備兩器流化床
有兩個流化床(圖3),在左側(cè)流化床中,原料氣與固體顆粒層接觸進行某種操作(如吸附);在右側(cè)流化床中,用另外的氣流進行失效顆粒的再生(如脫附),兩流化床間由氣力輸送管連接進行顆粒輸送,使整個操作能連續(xù)進行。
流態(tài)化設(shè)備綜述
如果流化床需加入或取出熱量,可以在設(shè)備壁面及床層內(nèi)設(shè)置換熱面。流化床層與換熱面間的對流傳熱十分強烈。在流化催化反應器中,沿不同高度上設(shè)置若干擋板(圖4)或擋網(wǎng),可以割裂氣泡,限制其尺寸,改善氣固接觸;同時也限制了顆粒間的混合,造成床層沿高度方向的溫度梯度。流化床層內(nèi)的垂直構(gòu)件,是換熱管束和旋風分離器的料腿(將回收的固體顆粒送回床層的導管)。在床層內(nèi)均勻布置這些構(gòu)件,相當于將床層作縱向分割,也可限制氣泡的尺寸,改善流態(tài)化質(zhì)量。