三相流態化指裝置內同時存在著氣、液、固三個相，其中氣體和液體並流向上流動，固體粒子為液體所流化，構成連續的流化相，而氣體呈鼓泡普遍存在態分散於流化相之中。這種三相流化床強化了氣、液相和固體粒子之間的接觸；對於強放熱反應，也能使床層溫度分布均勻。近年來，在甲醇的液相催化合成、石油催化加氫、脫硫、二甲苯液相異構化以及煤液化等近程中，開始採用三相流化床反應器，由於能源開發的需要，三相流化床越來越受到人們的重視。
基本介紹
- 中文名：三相流態化
- 外文名：Three phase fluidization
- 釋義：裝置內同時存在著氣、液、固三相
- 套用：甲醇的液相催化合成
- 優點：溫度均勻且容易控制
- 缺點：降低轉化率
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簡介
氣—液—固三相流態化早在1912年在煤的直接液化中就已得到套用，用煤一油漿和氫反應生產液體燃料。我國於20世紀70年代開始發展該技術，以後逐漸在石油化工、濕法冶金、環境工程和煤的液化等領域中得到了廣泛套用。氣—液一固三相流態化意味著固體顆粒被氣、液兩種流體所流化。嚴格地說，是在氣體通入的情況下，流化狀態是由於液體速度大於液一固體系的臨界流化速度所造成的。固體顆粒約為0.2~6mm或更大。氣一液一固三相流態化可呈現多種不同狀態，如顆粒是否隨液體從床中流進或流出，氣液可以並流向上或並流向下，氣液也可以呈逆流等。
三相流態化狀態
①氣、液、固三種物料向上並流，此時，液體呈連續相，氣體以分散呈氣泡通過液體和固體顆粒（已被液體流化）構成的混合相，這就是所謂的氣一液流化床。有時可能氣體被另一種液體所替代，且兩種液體是互不相溶的，這種情況有可能用於萃取操作。
②氣、液兩相呈逆流狀態，液體自上而下，氣體自下而上流動。當顆粒的重度小於液體的重度時，顆粒被向下流動的液體所流化，床層向下膨脹，向上浮動的顆粒可以用篩網和多孔板來限制，氣體還是以分散的氣泡通過床層。
上述的兩種狀態中，前一種用得較廣泛。主要影響三相流態化的因素有：流態化所需求的最小氣速、最小液速、氣泡特性、系統中各相的含量、床層的壓降、停留時間分布、相之間的傳質和傳熱等。
三相流化床
氣、液、固三相流化床是一種較新的流態化技術，近年來才在工業上有所套用。三相流態化這個術語用來描述固體粒子被兩種流體流化。兩種流化介質可以是氣體和液體。若顆粒被向上並流流動的氣—液兩種流體流態化，液體呈連續相，氣體呈氣泡通過液體—流態化顆粒構成的所謂“液相”，這就是所謂“氣—液流態化床”，如下圖所示。
氣—液流態化床有時流態化介質也可為兩種互不相溶的液體，這種操作有可能套用萃取過程。三相流化床中的氣液兩相也可以呈逆流流動，即液流自上而下，氣流自下而上。對於顆粒比重低於液體比重的顆粒床晨，可被向下流動的液流流態化，其卜浮的床表面由多孔板或篩網所限制，因此床膨脹的方向只能向下，氣流以分散的氣泡群向上通過床層，這種床層的套用和研究，文獻報導很少；另一種逆流三相流態化是湍動床接觸器，如下圖所示。
湍動床接觸器由於三相流態化涉及三相，流動模式複雜，目前國內外研究，多數仍然集中於冷模流體力學性能的研究。
三相流化床特點
優點：
(1)溫度均勻且容易控制；
(2)傳熱能力強，傳熱面結構簡單；
(3)傳質強度大，對於高活性催化劑來講，設備的單位容積生產能力大；
(4)易進行熱回收；
(5)容易更換催化劑，甚至在催化劑極快失活的反應系統，也能達到穩定操作；
