流態化設備

流態化設備 fluidization equipment 　又稱流化牀設備，用於物理加工的包括乾燥、浸取、吸附和離子交換、顆粒混合、流固換熱等操作。典型的流態化設備有單層流化牀、多層流化牀、多室流化牀和兩器流化牀。

在牀層底部（圖1）設置一分佈板，例如燒結板、多孔板、泡罩板等。開工前將固體顆粒加到板上形成牀層，流體自下而上通過分佈板,均勻地進入牀層使顆粒層流化,然後從頂部離去。設備側壁設有加料口和出料口，以連續加入和卸出固體物料。用出料口的位置控制牀層高度。由於固體顆粒中常帶有細粉,顆粒在牀層中因摩擦、碰撞也會產生粉塵,因而離開牀層的流體常帶有粉塵，需予以回收。回收的粉塵可返回牀層或直接作為產品。對於氣固系統，常用的粉塵分離裝置是旋風分離器(見離心沉降)和袋濾器（見過濾設備）。在流化牀中，固體顆粒充分混合，因而用作傳質設備時，相當於分級接觸傳質設備的一個級。

具有類似板式塔的結構（圖2），顆粒物料加到頂部牀層，經溢流管逐層下降。流體先經底層分佈板進入底部牀層，逐層上升，使各層顆粒流態化，進行氣固逆流分級接觸。最後離開牀層的流體須經分離裝置回收夾帶的粉塵。多層流化牀正常運行的關鍵在於溢流管能否正常工作。為確保顆粒能通過溢流管順利下降,而又防止流體穿過溢流管短路上升,在溢流管下端設置適當的堵頭或其他裝置。多層流化牀不僅能起逆流多級接觸的作用,有時還可根據工藝要求,在各牀層中設置適當的換熱面，以調節各層的温度。

設備的橫截面一般為矩形，用垂直擋板將設備沿長度方向分成多室（一般4～8室）。擋板下沿與分佈板面之間留有幾十毫米的間隙，作為室間粉粒通道。最後一室有控制牀面的堰板。流體平行進入各室，顆粒則依次通過各室，因此多室流化牀不僅能抑制顆粒在整個牀層內的返混，而且還能調節通入各室流體的流速和温度。多室流化牀比多層流化牀設備容易控制，總壓降也小；但傳熱、傳質推動力較多層牀小，用於乾燥時空氣熱量利用效率較差（見流化乾燥）。

有兩個流化牀（圖3），在左側流化牀中，原料氣與固體顆粒層接觸進行某種操作（如吸附）；在右側流化牀中，用另外的氣流進行失效顆粒的再生（如脱附），兩流化牀間由氣力輸送管連接進行顆粒輸送，使整個操作能連續進行。

如果流化牀需加入或取出熱量，可以在設備壁面及牀層內設置換熱面。流化牀層與換熱面間的對流傳熱十分強烈。在流化催化反應器中，沿不同高度上設置若干擋板（圖4）或擋網，可以割裂氣泡,限制其尺寸,改善氣固接觸；同時也限制了顆粒間的混合,造成牀層沿高度方向的温度梯度。流化牀層內的垂直構件，是換熱管束和旋風分離器的料腿（將回收的固體顆粒送回牀層的導管）。在牀層內均勻佈置這些構件，相當於將牀層作縱向分割，也可限制氣泡的尺寸，改善流態化質量。