沟流对反应过程的影响：沟流现象发生时，大部分气体没有 与固体颗粒很好接触就通过了床层，这在催化反应时会引起催 化反应的转化率降低。由于部分颗粒没有流化或流化不好，造 成床层温度不均匀，从而引起催化剂的烧结，降低催化剂的寿 命和效率。
4、恒定的压降
流化床的重要优点
流化床床层压降 =（重量-浮力）/单位床截面积
固定床阶段 床层不动 u1 ut

流化床阶段 u1 ut开始悬浮
颗粒输送阶段 u1 ut 颗粒带走
u ，u1 ，u1 ut
(a)固定床
(b)流化床
(c)气力输送
此时流体的真正速 度 u < 颗粒的沉降 速度u0
此时u= u0 颗粒悬浮于流体中，床层 有一个明显的上界面，与 沸腾水的表面相似
流化阶段，压降与气速无关，始终保持定值
固定床 流化床 C ΔP B A ¢ u 带出开始
m P ( p ) g Ap
起始流化速度
表观速度 流体通过颗粒床层的压降
D（ 带出速度 ）
推导：
流化床阶段，近似认为颗粒处于动态平衡。
即：总曳力 总重力 总浮力
p f A Fg Fb AL(1 )(s ) g
此时u> u0
固体流态化运用在粉粒状物料的输送、混合、加热或冷 却、干燥、吸附、煅烧和气固反应等过程中。
3、流化床存在的基础—大量颗粒群居 颗粒能在相当宽范围内悬而不走，离开群体的个别颗粒上 升后， 速度将减小，则会回落。
浮力
曳力 u1（实际速度） 重力
u（表观速度）
二、实际流化现象
流态化按其性状的不同，可以分成两类， 即散式流态化和聚式流态化。
主要用途：
催化剂再生
FCC
细颗粒干燥
四、流化床的操作范围
1、起始流化速度 umf 化速度 umf 流化床操作范围下限 因为床层的非均匀性，不能简单以颗粒直径求起始流
原因在于：
大颗粒的 ut 大，则 umf 也大，以大颗粒的 umf 为床层的起始流化速度，则小颗粒被带走；
小颗粒的 ut小，则 umf 也小，以小颗粒的 umf 为床层的起始流化速度，则大颗粒还未动；
流化床的主要优点
3、气流的不均匀分布和气-固的不均匀接触 P174
腾涌现象的特征，就是气泡直径大到与床径相等，将床层分为几段，变成一段 气泡和一段颗粒的相互间隔状态。此时颗粒层被气泡像活塞一样向上推动，达到 一定高度后气泡破裂，引起部分颗粒的分散下落。腾涌发生时，床层的均匀性被 破坏，使气固相的接触不良，严重影响产品的产量和质量，并且器壁磨损加剧， 引起设备的振动。 产生的原因：出现腾涌现象时，由于颗粒层与器壁的摩擦造成压降大于理论 值，而气泡破裂时又低于理论值，即压降在理论值上下大幅度波动。一般来说， 床层越高、容器直径越小、颗粒越大、气速越高，越容易发生腾涌现象。 处理方法：在床层过高时，可以增设挡板以破坏气泡的长大，避免腾涌发生。
p f L (1 )( s ) g
气 固流化床： s
p f L
(1 ) s g
p f LA(1 ) s g / A mg / A
即：流化床层阻力=单位面积床层中颗粒的总重力， 因此流化床阶段，床层压降基本恒定。
流化床的优缺点比较
ut
d p2 ( p ) g 18
（与上式相似）
如颗粒直径相差 6 倍以上，当大颗粒起动，而小颗粒已 被带走；公式不适用于粒径变化很大的颗粒床层。此公 式计算的 umf 偏差较大（±34%），实际 umf 应以实验测 定值为准；但公式提供了影响 umf 的变量，当实验条件 与操作条件不同时，可用来对实验结果进行修正。
1、流态化的理论根据—单颗粒运动
·
ut
u ut
up u ut
↑上浮 ↓下沉 悬浮
u ut u ut
u
up：颗粒在流体中的绝对速度
2、流态化机理
通过调节气速，改变床层的空隙率，使床层处于流态化。
固定床阶段 → 流化床阶段 → 颗粒输送阶段
增大 u （空塔速度）
优点： ① 颗粒混合均匀——床层温度差小 ②恒定压降——可使用小颗粒 对固定床则不同，
P a 2
小颗粒 a 大（比表面积），则阻力大。
③具有流动性——便于输送
缺点： ① 流动不均匀（空穴的存在引起），催化剂利用率、 反应器利用率较低。 ②催化剂破碎严重（相互碰撞引起），损失大。 （一般需配套良好的旋风分离器） 强放热反应
散式流化 液-固系统 固体颗粒均匀分布、上界面清晰
聚式流化 气-固系统 存在空穴（气泡）的移动和合并 界面以下 浓相区 空穴破裂→ 界面起伏 界面以上 稀相区
散式流化床
聚式流化床
三、流化床的主要特性
1、液体样特性 流化床的一般特性
L
p
u
(a)
u
(b) (c)
u
u
(d)
u
(e)
u
2、固体颗粒的均匀混合
3
de 2 ( p ) g 2 3mf L 2 2 u umf de 150(1 mf )
常见小颗粒的起始流化速度 umf ：
umf de 2 ( p ) g 1650 ；de：平均直径
（非均匀颗粒）
比较沉降速度
ut 结论： 100 umf
起始流化点为固定床阶段与流化床阶段之交点
固定床
B A ¢ 起始流化速度 D（带出速度 ）
logΔP
流化床
C
带出开始
Umf为流化
床操作范围 下限
log u
表观速度
二者压降相等
P
流
P
固
m P流 ( p ) g P L(1 )( p ) g Ap
P固 150 (1 )2
流态化技术是20世纪四十年代化工原理上的重大发现，
运用非常广泛。 大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中，颗粒具有类似
于流体的表观特性，这种流固接触状态称为固体流态化。
二次大战后，石油催化裂化的催化剂再生，原来是通空气使 表面炭层烧除，易发生危险，用流化技术后得到改进，石油加 工得到发展。
一、流化床层表观速度 u 颗粒沉降速度 ut 大量颗粒被带走，流化床带出速度就是颗粒沉降速度 ut ut ut 大颗粒 91.6 8.16 小颗粒 umf umf