多旋導向擋板

多旋導向擋板是為了解 決單旋導向擋板導致徑向顆粒分布不均的缺點,在大直徑床中多採用多旋導向擋板, 氣體通過擋板後,產生多個旋轉 中心,使氣固充分地接觸和混合,從而使顆粒的徑向濃度分布趨於均勻。這種擋板的缺點是結構複雜,加工製造麻煩,造價高,而且也具有一般擋板的同樣缺點。

基本介紹

  • 中文名:多旋導向擋板
  • 外文名:Spiral deflector
  • 套用:氣固相催化反應
  • 對比:單旋導向擋板
  • 結構參數:擋板斜片的尺寸,擋板的直徑等
  • 特點:提高了反應轉化率
背景介紹,擋板分類,多旋導向擋板結構參數,

背景介紹

氣固相催化反應在流化床中進行,對保持恆溫反應、強化傳熱以及催化劑的連續再生等都具有獨特的優點。但由於固體顆粒不斷運動,使氣體返混,再加上生成的氣泡不斷長大以及顆粒密集等原因,造成氣固接觸不良和氣體的短路,並且隨著設備直徑的增大,情況更加惡化,降低了反應的轉化率,而成為流化床的嚴重缺點。
為了提高流化床反應器的轉化率,提高反應器的生產能力,必須增強氣泡和連續相間的氣體交換,減少氣體返混,使氣泡破碎以便增加氣固相間接觸。實踐證明,在床內設定內部構件是目前改善流化床操作的重要方法之一。 內部構件有垂直內部構件,如在床層中均勻配置直立的換熱管,有水平內部構件如柵格、波紋擋板、多孔板或換熱管,而最常用的是擋板和擋網。

擋板分類

我國目前採用的百頁窗式斜片擋板大致可分兩種類型:單旋導向擋板和多旋導向擋板。起旋轉導向作用的擋板能進一步促使氣泡的破裂,強化氣固兩相的接觸,同時延長了氣體穿過床層的途徑。因此,擋板此擋網在這方面具有較大的優越性。不過,當氣速不高時(<0.3米/秒),兩者的操作效果差別不大。擋板的導向作用使氣固兩相劇烈運動,催化劑磨損較大,故在氣速低而催化劑機械強度不高時,一般採用擋網。反之,則採用擋板。
1、單旋導向擋板
單旋導向擋板使氣流只有一個旋轉中心,如下圖所示。
單旋導向擋板單旋導向擋板
隨斜片傾斜方向不同,氣流分別產生向心和離心兩種旋轉方向。向心斜片使粒子分布在床中心稀而近壁處濃。離心斜片使粒子的分布形成在半徑的二分之一處濃度較小,床中心和近壁處濃度較大。因此,單旋擋板使粒子在床層中分布不均勻,這種現象對於較大床徑更為顯著。為解決這一問題,在大直徑流化床中都採用多旋擋板。
2、多旋導向擋板
多旋導向擋板如下圖所示。
多旋導向擋板多旋導向擋板
由於氣流通過多旋擋板後產生幾個旋轉中心,使氣固兩相充分接觸與混合,並使粒子的徑向濃度分布趨於均勻,因而提高了反應轉化率。但是,由於多旋導向擋板較大地限制了催化劑的軸向混合,因而增大了床層的軸向溫度差。同時,結構複雜,加工不便。

多旋導向擋板結構參數

擋板主要結構參數有擋板斜片的尺寸,擋板的直徑,擋板間距及配置等。實踐證明,只有對這些參數正確選擇,才能發揮擋板或擋網的作用。
1、擋板的結構尺寸
斜片擋板的結構參數標註見下圖。
結構參數結構參數
葉片厚度應能保證一定強度和滿足加工方便的要求,一般取2~6毫米,葉片的傾角θ決定子固體顆粒的休止角和氣體流動情況,如果θ<休止角,葉片上會發生積料,在高溫時導致燒結,傾斜角過小,還會使阻力增大,限制粒子的軸向混合;傾斜角過大,又會削弱擋板的導向作用。所以生產上一般採用θ=45°~60°,目前多採用45°。
葉片高度h決定於葉片寬度和傾斜角,葉片高度對氣流導向作用有一定影響,葉片越高對氣流導向作用越大,因此必須根據生產要求,恰當地選擇葉片高度,根據床徑大小不同,葉片寬度一般選擇在30~50毫米之間,相應的葉片高度厙為20~35毫米。
葉片間距罐對床層阻力、軸向溫度等都有影響,如間距過小會導致床層阻力和軸向溫度差增大,使換熱和流化質量變差,一般使前一片上端投影與後一片的下端剛好重合、或稍微錯開些許,即b=0~2毫米,這樣效果較好。
2、擋板直徑
擋板、擋網既在流化床中有好的作用,也有不利影響。它能阻止顆粒的縱向混合,信顆粒沿床層的高度產生分級,軸向溫度差增大,惡化了流化質量。為了解決這一問題,可以將擋板、擋網的直徑設計得比反應器的內徑小一些,從而在床壁與擋板間留出環隙空道,使顆粒得以上下循環混合。但如果環隙量過大,使顆粒的軸向循環量過大,會引起反應動力降低和發生二次反應等不利因素髮生,而且容易造成氣流短路。如某廠流化床氧化五應器,直徑1000毫米,擋網和床壁的網隙寬度為100毫米,結果發現擴大段的溫度高予反矗段溫度,即反應區上移,後改網隙寬度為60毫米,操作正常。如果環隙過小,則固體顆崔的循環量過小,造成床層軸向溫度差過大,而使環隙起不到應有的作用,同時也給安裝帶來不便。
可見,環隙的大小,影響顆粒的軸向循環量及流化質量。擋板比擋網的分級作用強,易造成軸向溫度差過大,故擋板環隙量宜略大於擋網。
3、擋板的配置方式
擋板、擋網在床層中的配置方式在工業上有以下幾種:向心擋板或離心擋板分別使用,向心擋板和離心擋板交錯排列;擋網單獨使用;擋板、擋網重迭使用。對於多旋擋板,每一組合件雖同為內旋,但還有左旋、右旋的區別,上下兩板的配置方位也有不同。其中以採用單旋擋板向心排列的流化床反應器較多。至於哪一種配置方式更好,尚需進一步研究。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們