Типы псевдоожижаемых материалов

Показатели кипящего слоя как среды для осуществления ре­акционных и массообменных процессов существенно зависят от физико-механических свойств твердых частиц. В настоящее время получила распространение приближенная классификация ожижаемых материалов по двум признакам: средний размер частиц и разность плотностей твердых частиц и газа . Клас­сификация предусматривает разделение материалов на четыре группы: А, В, С, D. Принадлежность материала к соответствую­щей группе устанавливается с помощью рисунка 8.8. Поведение псевдоожиженного слоя материалов соответствующих групп обладает следующими инди­видуальными чертами.

D

С

В

А

Рисунок 8.8 – Классификация псевдоожижаемых материалов

Группа А. Слой значительно расширяется перед появлением первых пузырей. Скорость газа, при которой появляются первые пузыри U_n, больше скорости начала псевдоожижения, . При резком прекращении подачи газа слой оседает мед­ленно, скорость оседания 0,003–0,006 м/с. Наблюдаемый поток газа в фазе пузырей близок к общему сжижающему потоку.

Пузыри склонны к разрушению. Наблюдается стабилизация размеров пузырей на расстоянии от распре­делительного устройства около 1 м.

В цилиндрических аппаратах диаметром м с ро­стом рабочей скорости газа возникают осесимметричные порш­ни. При дальнейшем росте поршни разрушаются и возникает режим псевдоожижения, полу­чивший в отечественной лите­ратуре название «агрегатный», а в зарубежной — «турбулент­ный». В этом режиме газовая фаза становится непрерывной, в ней киносъемка фиксирует пакеты твердых частиц, кото­рые непрерывно разрушаются и возникают вновь. Неодно­родности начинают напоми­нать по форме языки пламени и движутся зигзагообразно. Анализ результатов экспериментов с трассерами и промышленный опыт показывают, что в «агрегатном» режиме достигается лучший контакт газа и твердых частиц по сравнению с пузырьковым режимом. Наблюдается интенсивное перемешивание газа в плотной фазе. Примером материалов груп­пы А являются катализаторы крекинга.

Группа В. Расширение слоя в момент начала псевдоожиже­ния мало.В случае резкого прекращения подачи газа слой быстро принимает первоначальный объем. В зоне газораспределения значительная часть газа проходит через плотную фазу, и наблюдаемый поток газа в фазе пузы­рей меньше на расстояниях от решетки около 1 м. Рост размеров пузырей происходит быстрее, чем в случае материалов группы А. Максимально возможный диаметр пузыря не установлен, но наблюдались пузыри диаметром 0,5—0,8 м. С ростом рабочей ско­рости газа в цилиндрических аппаратах наблюдаются осесиммет­ричные поршни, которые при дальнейшем росте становятся асимметричными и проскальзывают у стенок с повышенными ско­ростями. Перемешивание газа в плотной фазе относительно сла­бее. Характерным представителем группы В является песок.

Группа С. Эти материалы псевдоожижаются только при ме­ханическом перемешивании, вибрации. В обычных условиях слой неподвижен и образуются достаточно устойчивые каналы, по ко­торым проходит газ. Частицы материалов группы С удается взве­сить при , близких к скоростям пневмотранспорта.

Группа D. Пузыри возникают на расстояниях от решетки типа «пористая плита» около 5 см и более, движутся относительно медленно. Мало перемешивание твердых частиц и газа в плотной фазе. Часто наблюдаются сплющенные пузыри. Скорость всплы­тия пузырей может быть того же порядка или ниже, чем . Для материалов группы D характерно интенсивное истирание с выно­сом мелких фракций. Псевдоожижение в аппаратах пилотных диа­метров сильно затруднено поршнеобразованием.