實(shí)驗(yàn)室流化床

若將氣固流化床比擬為沸騰中的液層，則處于流化狀態(tài)的顆粒群便相當(dāng)于沸騰中的液體本身，而穿過(guò)床層上升的氣泡便相當(dāng)與于沸騰液中的蒸汽泡，因此，此種流化床存在著一個(gè)特殊兩相物系。處于流化狀態(tài)的顆粒群是連續(xù)的，為連續(xù)相，又稱密相。氣泡是分散的，稱為分散相，又稱稀相。只要床層有明顯的上界面，便有稀密兩相共存，但一般稱此狀態(tài)的流化床為密相流化床。若氣速加大則床層上界面不存在，則稱此狀態(tài)的流化床為稀相流化床。在正常的氣固相流化床密相中氣體流動(dòng)很慢，幾乎為層流。氣泡與密相接觸的界面上則發(fā)生顆粒的猛烈沖擊，使泡內(nèi)、外的氣體都發(fā)生很大的湍動(dòng)，因而加強(qiáng)了氣固間的接觸，有利于熱量與質(zhì)量傳遞。這是氣泡帶來(lái)的好處，但氣泡也會(huì)造成兩種不利的情況，即溝流和騰涌現(xiàn)象。 2100433B

在聚乙烯生產(chǎn)技術(shù)中，流化床技術(shù)以其穩(wěn)定、靈活簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、安全的特點(diǎn)，占有著相當(dāng)?shù)牡匚唬玫搅似毡榈膽?yīng)用。在乙烯聚合的流化床內(nèi)，固體顆粒是聚乙烯樹脂顆粒和極少量的催化劑顆粒，流化氣體是氮?dú)?、乙烯、共聚單體丁烯一1、氫氣的混合物。在流化床內(nèi)，乙烯和共聚單體丁烯一1在催化劑的作用下進(jìn)行聚合反應(yīng)，在催化劑顆粒表面生成聚乙烯，最終形成含有催化劑微粒的聚乙烯顆粒。

乙烯聚合的流化床的結(jié)構(gòu)與一般的流化床反應(yīng)器的構(gòu)造基本相似，主要由圓柱形殼體、氣體分布板、換熱器、催化劑加入設(shè)備、顆粒卸出設(shè)備以及氣固分離裝置組成。

流化床簡(jiǎn)體由圓柱體和上面的擴(kuò)大段部分組成，整個(gè)床層在圓柱簡(jiǎn)體部分，床表面離擴(kuò)大段有一定的距離。

筒體內(nèi)不設(shè)內(nèi)部構(gòu)件，為自由床，正常操作時(shí)，內(nèi)部高度返混，使床層內(nèi)溫度基本一致，床層橫向無(wú)溫度梯度，縱向有微小的溫度梯度。溫度的基本一致是衡量此流化床操作穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。由于乙烯聚合為放熱反應(yīng)，操作溫度又靠近聚乙烯樹脂的熔化溫度，因而應(yīng)有良好的混合，迅速排走聚合熱，以防止局部過(guò)熱而造成熔結(jié)，任何可造成流化死角的內(nèi)部構(gòu)件都是不利的。

簡(jiǎn)體的底部為氣體分布板，分布板上有均勻分布的圓形小孔，有的分布板上面還加有擋板，以致氣體分布更均勻，防止形成大氣泡。分布板可是平直的，也可是高徑化很小的錐形體。

換熱器置于流化床外部，通過(guò)冷卻流化氣體以間接取走反應(yīng)熱，多為管殼式水冷換熱器，又有將換熱器置于流化床內(nèi)部的設(shè)計(jì)，并在進(jìn)行工業(yè)化實(shí)驗(yàn)。理論上講，換熱器置于流化床內(nèi)部，可直接取走反應(yīng)熱并能防止大氣泡生成，可使流化床的操作更溫度、更靈敏，但也不可避免地在床內(nèi)造成流化死角，雖然換熱器表面溫度較低，但表面附有一層顆粒細(xì)粉后，會(huì)大大降低其傳熱能力，而使其表面易形成死角的地方出現(xiàn)過(guò)熱量而粘結(jié)。再者，流化床擴(kuò)大段的結(jié)片無(wú)法全部消除是烴類流化床反應(yīng)器的通病，因而，內(nèi)設(shè)換熱器的流化床的操作更復(fù)雜、要求更為嚴(yán)格。 2100433B

在加壓條件下進(jìn)行的流化床燃燒。其原理如圖4所示：煤從下部進(jìn)入流化床，空氣從床層底部通過(guò)布風(fēng)板進(jìn)入爐內(nèi)使床層流化，煤與空氣在流化床中充分接觸，在床溫800～900℃、壓力為0.4～0.6MPa下進(jìn)行燃燒。

特點(diǎn)：①減少SO₂及NO_x的排放量，具有減少公害、保護(hù)環(huán)境的優(yōu)點(diǎn);當(dāng)Ca/S摩爾比為1.5～2時(shí)，脫硫率大于或等于95%; NOx可減少到200mg/m以下;②加壓比常壓流化床鍋爐傳熱效率高，在相同容量下可減少傳熱管數(shù)，縮小爐體;③加壓流化床燃燒效率可高達(dá)99%;④電廠綜合熱效率高。加壓流化床燃燒用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，其發(fā)電效率可達(dá)40%，而且耗水低，以燃?xì)廨啓C(jī)組發(fā)電為主，省去了大量循環(huán)冷卻水，這種方式更適合坑口發(fā)電、供暖。 2100433B