实验室流化床

若将气固流化床比拟为沸腾中的液层，则处于流化状态的颗粒群便相当于沸腾中的液体本身，而穿过床层上升的气泡便相当与于沸腾液中的蒸汽泡，因此，此种流化床存在着一个特殊两相物系。处于流化状态的颗粒群是连续的，为连续相，又称密相。气泡是分散的，称为分散相，又称稀相。只要床层有明显的上界面，便有稀密两相共存，但一般称此状态的流化床为密相流化床。若气速加大则床层上界面不存在，则称此状态的流化床为稀相流化床。在正常的气固相流化床密相中气体流动很慢，几乎为层流。气泡与密相接触的界面上则发生颗粒的猛烈冲击，使泡内、外的气体都发生很大的湍动，因而加强了气固间的接触，有利于热量与质量传递。这是气泡带来的好处，但气泡也会造成两种不利的情况，即沟流和腾涌现象。 2100433B

在聚乙烯生产技术中，流化床技术以其稳定、灵活简单、经济、安全的特点，占有着相当的地位，得到了普遍的应用。在乙烯聚合的流化床内，固体颗粒是聚乙烯树脂颗粒和极少量的催化剂颗粒，流化气体是氮气、乙烯、共聚单体丁烯一1、氢气的混合物。在流化床内，乙烯和共聚单体丁烯一1在催化剂的作用下进行聚合反应，在催化剂颗粒表面生成聚乙烯，最终形成含有催化剂微粒的聚乙烯颗粒。

乙烯聚合的流化床的结构与一般的流化床反应器的构造基本相似，主要由圆柱形壳体、气体分布板、换热器、催化剂加入设备、颗粒卸出设备以及气固分离装置组成。

流化床简体由圆柱体和上面的扩大段部分组成，整个床层在圆柱简体部分，床表面离扩大段有一定的距离。

筒体内不设内部构件，为自由床，正常操作时，内部高度返混，使床层内温度基本一致，床层横向无温度梯度，纵向有微小的温度梯度。温度的基本一致是衡量此流化床操作稳定性的重要指标。由于乙烯聚合为放热反应，操作温度又靠近聚乙烯树脂的熔化温度，因而应有良好的混合，迅速排走聚合热，以防止局部过热而造成熔结，任何可造成流化死角的内部构件都是不利的。

简体的底部为气体分布板，分布板上有均匀分布的圆形小孔，有的分布板上面还加有挡板，以致气体分布更均匀，防止形成大气泡。分布板可是平直的，也可是高径化很小的锥形体。

换热器置于流化床外部，通过冷却流化气体以间接取走反应热，多为管壳式水冷换热器，又有将换热器置于流化床内部的设计，并在进行工业化实验。理论上讲，换热器置于流化床内部，可直接取走反应热并能防止大气泡生成，可使流化床的操作更温度、更灵敏，但也不可避免地在床内造成流化死角，虽然换热器表面温度较低，但表面附有一层颗粒细粉后，会大大降低其传热能力，而使其表面易形成死角的地方出现过热量而粘结。再者，流化床扩大段的结片无法全部消除是烃类流化床反应器的通病，因而，内设换热器的流化床的操作更复杂、要求更为严格。 2100433B

在加压条件下进行的流化床燃烧。其原理如图4所示：煤从下部进入流化床，空气从床层底部通过布风板进入炉内使床层流化，煤与空气在流化床中充分接触，在床温800～900℃、压力为0.4～0.6MPa下进行燃烧。

特点：①减少SO₂及NO_x的排放量，具有减少公害、保护环境的优点;当Ca/S摩尔比为1.5～2时，脱硫率大于或等于95%; NOx可减少到200mg/m以下;②加压比常压流化床锅炉传热效率高，在相同容量下可减少传热管数，缩小炉体;③加压流化床燃烧效率可高达99%;④电厂综合热效率高。加压流化床燃烧用于联合循环发电，其发电效率可达40%，而且耗水低，以燃气轮机组发电为主，省去了大量循环冷却水，这种方式更适合坑口发电、供暖。 2100433B