Thiết bị phi tiêu chuẩn Cố định giường lưu hóa

Lò phản ứng tầng sôi đề cập đến vật liệu hạt rắn dưới tác động của luồng không khí (hoặc dòng chất lỏng), trong thiết bị ở trạng thái chuyển động lơ lửng (tức là trạng thái lỏng). Các lớp hạt rắn ở trạng thái lỏng có các đặc tính của chất lỏng, ví dụ, các lớp hạt rắn lơ lửng có thể duy trì một giao diện ngang nhất định như nước và có áp suất tĩnh và nổi, có tính lưu động như nước, v.v. Kỹ thuật này cũng được gọi là công nghệ khí rắn lỏng.
Khí chảy qua lớp giường được tạo thành bởi các hạt rắn, khi tốc độ dòng khí tương đối thấp, chất rắn không có chuyển động tương đối, khí chảy qua khoảng cách giữa các hạt qua lớp giường, đây là hình thức tiếp xúc khí rắn được gọi là giường cố định. Trên cơ sở này, tiếp tục cải thiện tốc độ dòng khí, lực kéo của khí đối với các hạt (và ma sát của khí chảy vào bề mặt hạt) và tổng lực nổi vượt quá trọng lực của các hạt, các hạt được treo lên, không còn lực tác dụng giữa các hạt, hệ thống khí rắn có tính chất của chất lỏng, chất rắn được lưu hóa, tại thời điểm này ở trạng thái lỏng ban đầu. Nếu tốc độ dòng chảy của khí được nâng cao hơn nữa, lớp giường tiếp tục mở rộng. Khi nhiều khí đi vào hệ thống, khí vượt quá tốc độ dòng khí cần thiết cho quá trình lỏng hóa ban đầu, đi qua lớp giường dưới dạng bong bóng, đây là quá trình lỏng hóa bong bóng. Với tốc độ không khí tăng thêm, bề mặt giường có một số lượng lớn các hạt bị cuốn ra khỏi lớp giường, giao diện của bề mặt giường không còn rõ ràng nữa, tương ứng với giường nhiễu loạn vào thời điểm này. Lò phản ứng sử dụng dạng giường trống hoặc giường hỗn loạn tiếp xúc khí rắn để thực hiện phản ứng khí rắn, được gọi là lò phản ứng tầng lỏng.
Lò phản ứng tầng sôi còn được gọi là lò phản ứng tầng sôi khi được sử dụng trong hệ thống khí rắn. Hiện tượng giường chất lỏng được phát hiện bởi Fritz Winkler, người Đức, và ứng dụng ban đầu trong ngành công nghiệp hiện đại là lò khí hóa than bột xuất hiện vào những năm 1920, đó là lò Winkler (xem lò khí hóa than); Các ứng dụng công nghiệp quy mô lớn của nó là cracking xúc tác dầu mỏ trong những năm 1940 bởi Warren Lewis của MIT và những người khác. Hiện nay, lò phản ứng tầng sôi đã được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực hóa chất, dầu khí, luyện kim và công nghiệp hạt nhân.
Phân loại sản phẩm
Theo ứng dụng của lò phản ứng tầng sôi có thể được chia thành hai loại: một loại đối tượng chế biến chủ yếu là chất rắn, chẳng hạn như rang quặng, được gọi là quá trình chế biến pha rắn; Một loại đối tượng xử lý khác chủ yếu là chất lỏng, chẳng hạn như cracking xúc tác dầu, quá trình phản ứng enzyme và các quá trình phản ứng xúc tác khác, được gọi là quá trình xử lý pha chất lỏng.
Hình thức cấu trúc
Cấu trúc của lò phản ứng tầng sôi có hai dạng: có thiết bị cho ăn và xả liên tục vật liệu rắn, được sử dụng trong quá trình xử lý pha rắn hoặc quá trình xử lý pha lỏng trong đó chất xúc tác bị vô hiệu hóa nhanh chóng. Ví dụ, quá trình cracking xúc tác, chất xúc tác bị ngừng hoạt động đáng kể trong vòng vài phút và cần được tái tạo bằng cách tách liên tục các thiết bị trên. ② Không có thiết bị cho ăn và xả vật liệu rắn liên tục, được sử dụng trong quá trình phản ứng trong đó các đặc điểm của hạt rắn không thay đổi đáng kể trong một thời gian đáng kể (ví dụ nửa năm hoặc một năm).
Ưu điểm và nhược điểm của sản phẩm
So với lò phản ứng giường cố định, lợi thế của lò phản ứng giường chất lỏng là: ① Có thể đạt được đầu vào và đầu ra liên tục của vật liệu rắn; ② Sự chuyển động của chất lỏng và hạt làm cho lớp giường có hiệu suất truyền nhiệt tốt, nhiệt độ bên trong lớp giường đồng đều và dễ kiểm soát, đặc biệt thích hợp cho phản ứng tỏa nhiệt mạnh; ③ Tạo điều kiện thuận lợi cho việc tái tạo liên tục và hoạt động tuần hoàn chất xúc tác, thích hợp cho việc tiến hành các quá trình với tốc độ ngừng hoạt động chất xúc tác cao, sự phát triển nhanh chóng của nứt tầng chất lỏng xúc tác chưng cất dầu là một ví dụ điển hình về điều này. Tuy nhiên, do các đặc tính vốn có của công nghệ chất lỏng hóa và sự đa dạng của các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chất lỏng hóa, giường chất lỏng lại có những hạn chế rõ ràng đối với lò phản ứng: ① Do sự lưu thông và khuấy động mạnh mẽ của các hạt rắn và bong bóng trong quá trình dòng chảy liên tục, có một phân bố thời gian lưu trú khá rộng bất kể pha khí hay pha rắn, dẫn đến phân phối sản phẩm không phù hợp, làm giảm năng suất của các sản phẩm mục tiêu; ② Chất phản ứng đi qua lớp giường dưới dạng bong bóng, làm giảm cơ hội tiếp xúc giữa pha khí rắn và giảm tỷ lệ chuyển đổi phản ứng; ③ Do tác động mạnh mẽ và ma sát của chất xúc tác rắn trong quá trình dòng chảy, làm cho chất xúc tác tăng tốc độ bột, cộng với sự bùng nổ của bong bóng trên cùng của lớp đệm và chuyển động tốc độ cao, mang ra một lượng lớn chất xúc tác hạt mịn, gây ra sự mất chất xúc tác rõ rệt; ④ Động lực học chất lỏng phức tạp, hiện tượng truyền trong lớp giường, làm cho quá trình trong điều kiện bất thường, khó tiết lộ quy luật thống nhất của nó, cũng khó thoát khỏi khuếch đại kinh nghiệm, hoạt động kinh nghiệm.