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固定流化床FFB装置

       固定流化床技术在处理固体和流体的传质和传热过程工程中有着广泛的应用。它在工业过程中也有普遍的应用,如催化裂化反应,固体燃料的气化和燃烧,大批原料干燥,以及矿石的煅烧和处理等。固定流化床反应器具有造价低、热效率较高、床层等温、操作和维修费用大大节省等优点。
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固定流化床FFB装置

       固定流化床技术在处理固体和流体的传质和传热过程工程中有着广泛的应用。它在工业过程中也有普遍的应用,如催化裂化反应,固体燃料的气化和燃烧,大批原料干燥,以及矿石的煅烧和处理等。固定流化床反应器具有造价低、热效率较高、床层等温、操作和维修费用大大节省等优点。
目前固定流化床实验装置的形式主要有以下三种:

用于催化裂化反应的三种固定流化床反应器示意图

       第一种为直桶形,它是研究流态化工程原理最常见的一种型式。因为它结构型式简单,对于 A 类颗粒,如催化裂化催化剂来说,只要桶体尺寸和操作条件合适,床层会出现固定床,气固散式流态化,气固鼓泡流态化,喘动流态化等几种不同状态。但在这种反应器中,在没有空气分布板的情况下,在反应器内很容易出现大量的鼓泡现象,气固接触效果差,操作弹性小。
       第二种反应器上部为圆柱形,下部为锥形,这种固定流化床在研究炼油工艺研究中是最常见的一种反应器型式。

此装置的特点主要包括以下几个方面: 
     (1)结构比较简单,底部锥形设计有利于油气与催化剂的接触和混合,能避免反应器内死床的发生,特别是对于像催化裂化这样体积增大的反应,能有效的减小反应器内的波动情况;另外,研究表明,锥形段母线与垂线之间的夹角要小于30°,否则催化剂就会停留在反应器壁上,影响反应器内催化剂的流动。
      (2)具有操作方便,适应性强等优点。原料油与水蒸气充分混合后直接从底部进料。内部无其他部件,减少了原料,特别是重油在其上结焦的可能性,另外,还为卸剂减少了不必要的麻烦。在高温的情况下,尤其是催化裂解反应,结焦还是比较严重的。
       第三种反应器是在第二种的基础上进行了改动,主要是在下部添加了空气分布板,能够限制气泡的增长,使气体相与颗粒间更充分的接触,从而增加了它们的交换速率,但挡板的设置使得反应器的结构复杂,一定程度上增加了操作难度,并且很大程度上提高了反应器结构上焦炭的生成,所以这种模型对重油进料和条件苛刻的反应适应性差。
       实验装置主要部分由进料系统、进水系统、反应器部分、液体接收系统、气体接收系统以及温控系统等几大部分组成,

其流程图如图 3-1 所示:

固定流化床实验装置流程图
       1.原料油杯;2.蒸汽发生炉;3.电子天平;4.原料油泵;5.三通阀蒸馏水瓶;6.蒸馏水;7.水泵;8.单通阀;9.单向阀;10.混合加热炉;11.反应器;12.陶瓷过滤器;13.热电偶;14.产物保温带;15.一级接收瓶;16.一级冷凝器;17.二级接收瓶;18.三级接收瓶;19.二级冷凝器;20.集气瓶;21.卸剂系统;22.真空泵
       针对渣油具有很高的粘稠度,对试验装置进行了特殊设计和设备选型,使之能适合多种馏分油进料,包括常压渣油,乃至减压渣油。
       一般来说,工业装置的操作参数不可单调,很难得出某一操作参数对裂化结果的影响,而该实验装置采用电加热,不受工业装置的热平衡限制,是一个非热平衡系统,所以各操作参数是可以单独调节的,这对确定某一参数的单独影响是非常有利的。该实验装置主要考察反应温度、剂油比、水油比、空速等反应条件对实验结果的影响。这些参数都是可以单独调节的,如反应温度,可实现调节反应器部分的加热炉温度。该装置的各个参数调节范围均比较宽,如反应温度为 450~700℃,剂油比为 3~15,水油比为 0.01~0.2,进油速率为 0~120mL/min 等。这对研究不同的原料和工艺参数提供了范围上的保障。

关键词:
反应器
装置
流化床
固定
实验
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