流态化技术基础及应用

"上篇基础篇

第一章 流态化的基本概念3

第一节 流态化现象3

一、流态化现象概述3

二、非正常流化现象4

三、流化质量5

第二节 流态化技术的发展5

第三节 流态化的分类6

一、按流化状态分类7

二、按流化介质分类8

第四节 流态化在工业中的应用9

一、物理过程中的应用9

二、石油化工过程中的应用14

三、燃烧和焚化过程中的应用17

四、干馏和气化过程中的应用17

五、煅烧和焙烧过程中的应用18

六、生物流态化19

第五节 流态化技术的优缺点20

一、流态化技术的优点20

二、流态化技术的缺点21

参考文献21

第二章 流态化工艺设备的基本构成23

第一节 主体设备23

一、壳体23

二、气体预分布装置23

三、气体分布板25

四、内部构件25

五、换热装置26

六、床内气?补谭掷胱爸?28

第二节 辅助设备30

一、物料的装卸30

二、风机设备31

三、床外气?补谭掷胱爸?31

四、颗粒流动控制机构33

第三节 气体分布板的作用、结构及其特性35

一、气体分布板的作用35

二、气体分布板的结构及其特性36

第四节 内部构件39

一、内部构件的作用39

二、内部构件的形式和特征39

第五节 流化床参数的测量和实验研究41

一、压力和储料量42

二、床层的密度42

三、气泡43

四、两个并排流化床之间颗粒的输送44

五、固体颗粒的流量44

参考文献46

第三章 固体颗粒特性及鼓泡床内的流动48

第一节 颗粒物料的物性48

一、颗粒的直径48

二、颗粒的密度50

三、床层空隙率51

四、颗粒的比表面积和形状系数51

五、休止角52

六、颗粒的分类53

第二节 鼓泡床中的流动特征54

一、气泡相特征54

二、乳化相特征60

三、停留时间分布62

第三节 影响流化过程的因素65

一、颗粒粒度及其分布65

二、颗粒粒度分布对流化特征参数的影响66

三、颗粒粒径对壁面换热的影响67

四、固体颗粒和流体热物性对换热的影响67

五、颗粒的一些特殊问题68

参考文献68

第四章 气?补塘骰?床的设计69

第一节 流体通过床层的压降69

一、流体通过固定床的压降69

二、流化床的压降71

第二节 临界流化速度和带出速度71

一、临界流化速度的测定71

二、临界流化速度的计算72

三、带出速度76

四、带出速度与临界流化速度之比77

五、操作速度uo的选择78

第三节 膨胀比、空隙率、起伏比和夹带分离高度79

一、膨胀比和床层空隙率79

二、起伏比82

三、夹带分离高度82

第四节 分布板的计算83

一、布气临界压降或布气临界开孔率84

二、稳定性临界压降或稳定性临界开孔率84

三、分布板压降和开孔率的确定86

四、侧流型分布板缝隙的高度87

第五节 换热器的设计88

一、床层与换热表面之间换热的影响因素88

二、传热过程89

三、床层与换热表面换热的关联式90

四、管内流体与壁面的换热系数99

五、管壁的导热100

第六节 非机械控制阀的设计100

一、L阀的设计101

二、U形阀的设计101

第七节 气?补谭掷肫鞯纳杓?103

一、旋风分离器103

二、简易布袋除尘器的设计109

参考文献110

第五章 其他流态化过程112

第一节 颗粒在管内的流动112

一、垂直管向下卸料112

二、移动床向下流动114

三、流态化颗粒向下流动115

四、颗粒垂直向上流动的操作气速116

五、颗粒在水平管内的流动117

六、管内充气输送的安全气速117

七、气力输送的压降119

八、弯管的压降120

第二节 高速流态化122

一、湍动流化床122

二、快速流化床124

三、实验情况125

四、压降、流化速度及循环量127

五、高速流态化实验研究进展及应用128

第三节 喷动床130

一、喷动床工艺参数的计算130

二、喷动床的传热134

三、喷动床的应用135

第四节 三相流态化137

一、初始流化138

二、各相含率139

三、气泡行为141

四、气?惨禾寤?传质系数143

五、浸没物体与床层的传热144

六、三相流化床的应用144

参考文献146

下篇应用篇

第六章 某些物理过程的应用151

第一节 气力输送151

一、气力输送的类型及设备151

二、气力输送的几个工艺参数152

三、稀相气力输送155

四、密相动压气力输送156

第二节 流化床造粒和涂敷160

一、造粒机理160

二、流化床造粒的操作条件161

三、影响喷洒造粒的因素161

四、喷嘴和黏结剂162

五、造粒应用举例162

第三节 干燥166

一、湿空气166

二、湿物料168

三、物料衡算和热量衡算169

四、流化床干燥器的类型170

第四节 热交换178

一、单层热交换器178

二、多层热交换器178

参考文献180

第七章 流态化燃烧181

第一节 流态化燃烧的评价181

一、沸腾层锅炉181

二、循环流化床锅炉182

三、增压流化床锅炉183

第二节 辅助计算184

一、燃料的发热量184

二、理论空气量的计算184

三、脱硫剂的需要量185

四、理论烟气体积的计算185

五、实际的空气和烟气体积186

六、物料和热量平衡计算186

第三节 煤在流化床锅炉内的燃烧188

一、煤种的选择188

二、煤颗粒粒径的选择189

三、煤颗粒燃烧的各阶段190

四、影响流化床燃烧的因素190

第四节 脱硫和减少氮氧化物的排放192

一、脱硫192

二、脱氮氧化物196

第五节 重要部件和运行参数198

一、布风板198

二、操作速度和截面热负荷200

第六节 沸腾层锅炉201

一、沸腾层锅炉的结构201

二、沸腾层锅炉的运行参数202

三、沸腾层锅炉存在的问题203

第七节 循环流化床锅炉203

一、循环流化床锅炉的结构204

二、物料循环系统205

三、循环倍率207

四、外置热交换器207

五、旋风分离器208

第八节 增压流化床锅炉209

一、给煤系统211

二、高温排渣和烟尘分离系统212

第九节 流化床垃圾焚烧212

一、流化床焚烧垃圾的优缺点212

二、沸腾层焚烧炉213

三、循环流化床焚烧炉214

参考文献216

第八章 流态化技术在石油化工中的应用218

第一节 石油炼制的流化催化裂化反应器218

一、催化裂化过程的化学反应218

二、催化裂化催化剂219

三、FCC催化剂的失活和再生219

四、FCC装置220

第二节 有机合成工业中的流化床反应器224

一、邻苯二甲酸酐(苯酐)224

二、醋酸乙烯合成225

三、费?餐泻铣煞从ζ?226

四、乙烯氧氯化合成氯乙烯227

五、丙烯腈228

第三节 聚烯烃工业中的流化床反应器230

一、流化床生产聚乙烯（PE）230

二、改进的聚乙烯流化床反应器231

三、流化床生产聚丙烯（PP）232

四、多区循环反应器233

参考文献234

第九章 流态化在煤炭气化中的应用235

第一节 流化床气化的评价235

一、常压和加压流化床气化235

二、常压和加压气流床气化236

三、流化床气化反应过程236

四、影响流化床气化的因素237

第二节 流化床气化工艺237

一、温克勒气化炉237

二、U-gas气化工艺238

三、Cogas气化工艺240

第三节 气流床气化工艺242

一、Foster Wheeler气化工艺242

二、K-T气化工艺243

三、德士古气化工艺246

第四节 循环流化床气化工艺249

一、循环流化床煤气工艺249

二、两段式流化床煤气工艺250

三、循环流化床蒸汽/煤气联产工艺251

四、循环流化床气化技术的关键252

参考文献252

第十章 流态化在其他领域中的应用253

第一节 流化床焙烧253

一、流化床焙烧制取氧化铝253

二、硫铁矿的焙烧255

三、汞矿的焙烧258

四、锌精矿的焙烧258

第二节 流化床煅烧和烧结259

一、铝土矿的烧结259

二、石灰石、白云石的煅烧259

三、水泥烧结260

第三节 流化床选煤260

一、流态化分选的特点261

二、流化床分选设备262

参考文献262

附录263

附录1 空气鼓风机规格性能263

附录2 旋风分离器示例265

附录3 一些国家和地区燃煤锅炉污染物的排放标准268

符号说明269

后记274

"

"　　本书简明扼要、重点突出地介绍有关气一固流态化技术的基本内容和在 各领域中的应用，并适当地介绍其他流态化过程。本书的编排思路是，首先 介绍流态化技术所涉及的内容，希望能使读者得到全面的感性认识，然后再 有重点地、分别深入介绍其中的重要部分。因此，在上篇中，首先介绍流态 化的基本概念；然后介绍流态化工艺设备的基本构成；在上述的基础上，进 一步介绍固体颗粒特性及鼓泡床内的流动以及气一固流化床的设计，最后介 绍一些其他流态化过程。期望通过上篇的介绍能帮助读者掌握和运用流态化 技术的基本原理。在下篇中，将基本原理针对不同行业的特点加以推广应用 ，其所涉及的工业领域有：某些物理过程，如气力输送、造粒、干燥和换热 等；流态化燃烧；石油化工；煤炭气化；物料的煅烧和焙烧。为了帮助读者 顺利掌握和运用基本技术原理，对重点内容给出了例题，希望能起到举一反 三的作用。鉴于流态化一些实验和结论的局限性，本书在下篇中尽量搜集了 一些工程实践的数据，注重实用，以供读者参考。　 　　流态化技术是颗粒操作的一个重要手段。流态化技术大大地简化了颗粒的加工和输送等过程，提高了效率，使其在炼油、化工、冶金、动力和医药等众多领域有着广泛的应用市场。 本书分为两篇，即流态化的技术基础和应用。基础篇主要内容包括：流态化的基本概念；流态化工艺设备的基本构成；固体颗粒特性及鼓泡床内的流动；气一固流化床的设计；其他流态化过程。应用篇主要内容包括：某些物理过程的应用；流态化燃烧；流态化技术在石油化工中的应用；流态化在煤炭气化中的应用；流态化在其他领域中的应用。 本书可作为热能、石油、化工、冶金和轻工等专业的研究生、本科生教学用书，也可作为科研、工程技术人员的参考书。"