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1、芦 “ 卜 唱 、 昭 卜 叼 昭 卜 卜 、 , 叼 宁 欢译 文议 写 , 如 办 “ 卜 中 、 , 小 中 小 川流 化 床 的 放 大平 户 瑞 穗 等摘 要 本 文 根 据 份 三 力 , , 工 夕 沙 二 乍 夕 夕 杂 志 年 期 及 期 连 载 的 流 化 床及 其 应 用 一 文 进 行 译 述 的 。 文 章 首 先 谈 到 与 流 化 床 放 大 问 题 密 切 相 关 的 基 本 特 性 , 然后 再 较 详 细 地 描 述 放 大 方 法 、 放 大 技 术 及 模 拟 模 型 , 以 及 床 的 尺 寸 、 流 化 温 度 对 流 化状 态 的 影 响 。 最
2、后 介 绍 日 立 大 型 流 化 床 研 究 的 动 态流 化 床 的 大 型 化 牵 涉 放 大 技 术 问 题 , 在 讨 论 放 大 问 题 之 前 , 先 简 单 介 绍 与 放 大 技 术密 切 相 关 的 流 化 床 气 泡 的 形 成 及 粒 子 的 运 动 。一 、 流 化 床 气 泡 的 生 成流 化 床 中 粒 子 因 气 体 流 动 呈 动 力 悬 浮 形 态 , 此 时 粒 子 的 上 升 力 与 阻 力 相 平 衡 。 然 而流 化 床 内 存 在 气 泡 的 沸 腾 状 态 居 多 , 浓 相 与 稀 相 混 合 在 一 起 。图 表 示 的 单 孔 分 布 板
3、, 气 流 以 。 在 粒 子 床 中 流 过 时 的 气 泡 生 成 过 程 。 气 体 全 部 通气 尸广。、召、。当泌嵘 匕,东司置行性眺、八盛、,尹,乡知声呻 , ,自口沪忿咬减竺 兰 已。 , 、夕 了价价价图 流 化 床 中 气 泡 的 生 成过 单 孔 , 其 流 速 大 于 、 。 如 图 中 那 样 ,与 孔 接 触 的 粒 子 被 推 向 上 方 , 气 泡 形 成 并 长 大 。 当 气泡 大 到 一 定 程 度 , 通 过 粒 子 间 之 气 速 就 象 那 样 下降 达 到 。 当 气 泡 下 部 的 粒 子 崩 落 , 独 立 的 气 泡 即形 成 , 借 浮 力
4、在 床 内 开 始 上 升 。 为 了 气 泡 上 升 必 须 保持 大 于 。 的 流 化 速 度 以 克 服 流 动 阻 力 。气 泡 为 维 持 独 立 形 状 , 则 气 泡 内 压 力 必 须 高 于 外部 压 力 , 此 压 力 差 将 使 气 体 由 气 泡 向 外 流 出 而 使 气 泡破 坏 。 在 流 化 床 中 , 抵 抗 这 种 压 力 差 防 止 气 泡 内 外 气体 出 入 的 是 气 泡 外 表 面 组 成 的 气 泡 膜 , 也 就 是 “ 气 泡晕 ” 。气 泡 内 气 体 不 向 外 流 出 , 气 泡 上 升 速 度 比 床 内晰 大 得 多 、 床 内
5、气 流 相 对 地 沿 径 向 向 下 流 动 。 另 一 方面 , 气 泡 与 气 泡 晕 在 一 起 上 升 , 与 外 部 气 体 的 相 对 速度 差 而 受 到 阻 力 , 也 使 气 泡 晕 内 流 出 气 体 沿 气 泡 向 下 方 流 动 。 同 时 气 泡 晕 内 的 粒 子 落 入气 泡 内 , 粒 子 密 度 变 小 而 流 动 阻 力 也 变 小 , 这 些 都 促 使 气 泡 晕 内 气 体 不 向 外 部 流 出 , 而随 气 泡 流 动 , 这 也 助 长 了 气 泡 晕 的 形 成 。 这 样 的 气 泡 晕 在 气 泡 周 围 流 动 , 发 挥 一 种 空
6、气一 一帘 的 作 用 , 这 是 维 持 气 泡 的 原 动 力 。在 气 泡 下 部 , 气 泡 晕 的 流 动 汇 合 , 此 处 仅 仅动 压 头 上 升 , 在 气 泡 的 下 部 形 成 凹 面 , 气 体 流 入气 泡 内 形 成 循 环 流 , 而 流 向 气 泡 内 的 气 体 喷 出时 , 其 附 近 的 压 力 降 低 , 周 围 的 粒 子 在 此 被 吸住 , 这 样 的 粒 子 群 就 算 为 气 泡 迹 , 这 种 气 泡 迹 成为 流 化 床 内 粒 子 混 合 的 原 动 力 。气 泡 是 形 成 粒 子 混 合 的 原 动 力 。 气 泡 和 一 起运 动
7、的 气 泡 迹 , 以 及 在 气 泡 迹 下 部 形 成 的 流 线 是 粒 子 向 上 运 动 的 两 个 大 因 素 。 气 泡 晕 内 及 气 泡迹 内 粒 子 与 气 泡 一 起 相 继 交 替 上 升 , 床 内 混 合 均匀 。图 流 化 床 中 的 气 泡二 、 气 泡 大 小 及 其 上 升 速 度在 单 孔 流 化 床 中 生 成 气 泡 的 大 小 和 非 粘 性 液 体 中 的 气 泡 一 样 , 用 下 面 的 公 式 表 示。 一在 此 情 况 下 , 气 泡 生 成 之 频 率 为。 尘 一 一多 孔 板 及 多 孔 质 分 布 板 生 成 的 气 泡 直 径 刁
8、 。 ,用 下 式 表 示多 孔 板,二 考 一 。 号 多 孔 质 分 布 板, , 、 。 一 。 , “分 布 板 上 生 成 的 气 泡 在 流 化 床 中 一 面 合 并 一 面 逐 步 生 长 , 生 长 过 程 中 之 气 泡 直 径 用下 列 公 式 表 示。 一式 中 为 气 泡 成 长 系 数 。在 流 化 床 中 离 分 布 板 一 定 距 离 , 气 泡 间 的 相 互 作 用 消 失 , 也 不 再 合 并 , 此 时 之 气 泡直 径 。 二 用 下 式 表 示, 。 二 二 考 。 一 , 子 多 台由 这 些 公 式 可 求 出 流 化 床 内 轴 向 的 气
9、泡 直 径 的 变 化一 腼 匡。 , 一 , 二一常 数 用 下 式 表 示二 、 , 一 。 , “ 孟于 流 化 床 中 存 在 的 最 大 气 泡 直 径 、 二 在 稳 定 操 作 上 是 重 要 的 。 为 参 考 起 见 图 表 示出 。 二 和 及 密 度 差 的 关 系 ,一 一居 二二 一一峨峨峨 砂 擎擎 一 一 、 一 一 、一一一一一一 矛矛 吮吮 尸 洲 一 、 云云二二 了二二 , ,二二 今 厂 一一了了 矛矛矛矛在 流 化 床 中 单 气 泡 的 上 升 速 度 ,二 用 下 式 表 示一 今 鱼气 泡 群 的 上 升 速 度 比 单 气 泡 速 度 要 快
10、, 绝 对 速 度 用 下式 表 示以 , 。 一 , ,办 丢 乡三 、 流 化 床 的 放 大图 粒 径 及 最 大 气 泡 直 径流 化 床 工 业 化 时 最 大 的 问 题 是 在 工 业 规 模 的 大 型 装置 中 能 以 多 么 高 的 精 确 度 再 现 小 型 流 化 试 验 装 置 的 试 验 结果 , 即 放 大 技 术 是 否 已 经 确 立 。有 关 流 化 床 的 研 究 很 多 , 作 为 研 究 对 象 的 试 验 装 置 大多 用 左 右 的 小 型 床 , 在 常 温 、 常 压 下 流 化 。 而 实 际 的工 业 装 置 床 径 多 为 以 上 , 温
11、 度 为 以 上 , 压 力 高 达几 个 气 压 到 几 十 个 气 压 。 因 而 试 验 装 置 与 工 业 装 置 相 差 很 远 。 由 小 型 的 研 究 成 果 直 接 推测 工 业 规 模 装 置 中 的 现 象 是 不 可 靠 的 , 是 很 危 险 的 。大 型 化 的 主 要 问 题流 化 床 直 径 加 大 后 表 现 出 来 最 显 著 的 现 象 是 分 布 板 上 产 生 的 气 泡 由 于 在 床 内 上 升过 程 合 并 , 气 泡 直 径 迅 速 增 大 , 随 着 大 气 泡 上 升 , 粒 子 运 动 处 于 间 歇 状 态 。 举 例 说 如月 ,胜卜
12、刃认图 定 性 地 表 示 中 、 中 、 中 的 小 型 、 中型 及 大 型 的 常 温 常 压 流 化 床 , 在 的典 型 状 态 下 , 各 自 气 泡 生 成 情 况 与 粒 子 的 运动 状 况 。中 小 型 床 , 分 布 板 上 生 成 的 气 泡 较少 , 在 床 内 容 易 分 散 , 产 生 气 泡 数 量 多 , 因此 床 内 粒 子 混 合 非 常 激 烈 , 易 于 得 到 接 近 理想 的 流 化 状 态 。 即 使 由 于 气 速 太 大 而 形 成 腾涌 , 也 由 于 气 泡 内 粒 子 分 散 混 合 剧 烈 , 从 化学 反 应 上 说 问 题 不 是
13、 太 大 。中 中 型 床 , 分 布 板 上 生 成 的 气 泡 少 许增 大 , 在 床 内 上 升 过 程 中 气 泡 互 相 合 并 , 在飞飞飞飞 补荞荞荞荞荞 丁丁雨雨雨雨雨雨雨雨雨 仁仁麟麟麟麟 漏漏浅 。恻 孙 休斗 今 砂 , ” 大 塑 失 钵 再 , 雄 司图 由 于 床 径 流 化 状 态 的 变 化床 中 心 轴 的 上 部 , 大 气 泡 间 歇 地 上 浮 并 破 裂 。 床 内 粒 子 随 气 泡 上 升 而 局 部 地 作 激 烈 的 间歇 运 动 , 宏 观 地 看 , 在 床 中 心 为 上 升 流 , 床 四 周 为 下 降 流 , 明 显 地 呈 现
14、出 完 整 的 规 则 运动 。 尽 管 在 这 种 状 态 下 , 由 于 床 中 心 的 气 泡 周 边 的 气 泡 晕 及 气 泡 迹 内 粒 子 混 合 扩 散 激烈 , 所 以 固 、 气 间 的 接 触 相 当 好 。中 大 型 床 , 在 流 化 床 中 心 集 中 上 升 的 气 泡 分 成 若 干 个 气 泡 群 在 床 内 上 升 。 粒 子 的流 动 失 去 了 象 中 型 床 那 样 床 中 心 的 粒 子 上 升 , 在 床 壁 处 粒 子 下 降 的 规 律 性 , 其 形 成 的 状态 与 气 泡 直 径 也 大 体 一 定 , 床 径 的 影 响 可 以 认 为
15、 接 近 消 失 。一 一过 去 流 化 床 的 研 究 以 小 型 床 为 中 心 , 近 来 已 着 手 中 型 床 的 研 究 , 而 大 型 床 的 研 究 至今 没 有 。 至 于 高 温 、 高 压 的 试 验 也 极 少 。 近 来 的 研 究 指 出 在 流 化 床 放 大 技 术 中 , 气 泡 直径 、 气 泡 的 容 量 有 重 要 的 意 义 , 日 本 、 英 、 美 等 国 有 关 放 大 技 术 中 进 行 了 模 拟 模 型 的 开发 , 对 流 化 床 内 的 气 泡 、 粒 子 运 动 的 研 究 比 较 清 楚 , 这 种 方 法 是 今 后 研 究 的
16、重 要 课 题 ,将 作 为 放 大 技 术 的 核 心 进 行 必 要 的 研 究 。过 去 的 放 大 方 法过 去 催 裂 化 许 多 中 左 右 流 化 床 , 现 仍 在 运 行 。 如 催 裂 化 由 等 研 究 , 仅 仅经 过 中 及 中 两 个 阶 段 的 中 试 后 个 月 就 开 发 出 中 生 的 工 业 流 化 床 。 他 们 认 为大 型 流 化 床 是 小 型 流 化 床 的 集 合 , 因 而 按 单 位 床 断 面 上 处 理 量 及 层 高 大 体 一 定 来 放 大 的 。但 这 并 未 触 及 流 化 状 态 的 本 质 , 因 而 它 的 成 功 是 偶 然 的 , 这 是 因 为 选 择 了 非 常 易 于 流 化的 触 媒 粒 子 。 如 果 采 取 难 于 流 化 的 大 粒 触 媒 或 许 就 失 败 了 。过 去 流 化 床 放 大 有 用 当 量 直 径 的 , 配 合 进 行 模 型 试 验 来 推 测 大 型 床 的
