流态化设备
流态化设备
fluidization equipment
又称流化床设备，一类利用流态化技术对流体或固体颗粒进行物理或化学加工的化工设备。用作化学加工的又专称流化床反应器。用于物理加工的包括干燥、浸取、吸附和离子交换、颗粒混合、流固换热等操作。典型的流态化设备有单层流化床、多层流化床、多室流化床和两器流化床。
单层流化床 在床层底部（图1）设置一分布板，例如烧结板、多孔板、泡罩板等。开工前将固体颗粒加到板上形成床层，流体自下而上通过分布板,均匀地进入床层使颗粒层流化,然后从顶部离去。设备侧壁设有加料口和出料口，以连续加入和卸出固体物料。用出料口的位置控制床层高度。由于固体颗粒中常带有细粉,颗粒在床层中因摩擦、碰撞也会产生粉尘,因而离开床层的流体常带有粉尘，需予以回收。回收的粉尘可返回床层或直接作为产品。对于气固系统，常用的粉尘分离装置是旋风分离器(见离心沉降)和袋滤器（见过滤设备）。在流化床中，固体颗粒充分混合，因而用作传质设备时，相当于分级接触传质设备的一个级。
多层流化床 具有类似板式塔的结构（图2），颗粒物料加到顶部床层，经溢流管逐层下降。流体先经底层分布板进入底部床层，逐层上升，使各层颗粒流态化，进行气固逆流分级接触。最后离开床层的流体须经分离装置回收夹带的粉尘。多层流化床正常运行的关键在于溢流管能否正常工作。为确保颗粒能通过溢流管顺利下降,而又防止流体穿过溢流管短路上升,在溢流管下端设置适当的堵头或其他装置。多层流化床不仅能起逆流多级接触的作用,有时还可根据工艺要求,在各床层中设置适当的换热面，以调节各层的温度。
多室流化床 设备的横截面一般为矩形，用垂直挡板将设备沿长度方向分成多室（一般4～8室）。挡板下沿与分布板面之间留有几十毫米的间隙，作为室间粉粒通道。最后一室有控制床面的堰板。流体平行进入各室，颗粒则依次通过各室，因此多室流化床不仅能抑制颗粒在整个床层内的返混，而且还能调节通入各室流体的流速和温度。多室流化床比多层流化床设备容易控制，总压降也小；但传热、传质推动力较多层床小，用于干燥时空气热量利用效率较差（见流化干燥）。
两器流化床 有两个流化床（图3），在左侧流化床中，原料气与固体颗粒层接触进行某种操作（如吸附）；在右侧流化床中，用另外的气流进行失效颗粒的再生（如脱附），两流化床间由气力输送管连接进行颗粒输送，使整个操作能连续进行。
如果流化床需加入或取出热量，可以在设备壁面及床层内设置换热面。流化床层与换热面间的对流传热十分强烈。在流化催化反应器中，沿不同高度上设置若干挡板（图4）或挡网，可以割裂气泡,限制其尺寸,改善气固接触；同时也限制了颗粒间的混合,造成床层沿高度方向的温度梯度。流化床层内的垂直构件，是换热管束和旋风分离器的料腿（将回收的固体颗粒送回床层的导管）。在床层内均匀布置这些构件，相当于将床层作纵向分割，也可限制气泡的尺寸，改善流态化质量。