流化床反應器李春義化學工程學院顆粒流化氣流真實速度uf與顆粒真實速度us之差usl稱為氣固相對速度，在垂直立管中稱為滑移速度。usl不為零，顆粒受流體的作用力fs為形狀阻力fx與摩擦阻力fm之和：形狀阻力fx與顆粒橫截面As成正比，摩擦阻力fm與顆粒外表面及邊界層粘滯力成正比，因而曳力系數CD與有關，具體關聯關系因Re的不同而不同。顆粒流化顆粒在流體中運動，受浮力、重力和流體作用力三個作用力。在這三種作用力處于平衡時，usl保持不變。對于球形顆粒，當流體靜止時，uf為零，此時us為負，向下運動，稱為沉降速度ut。StokesNewton顆粒流化開始流化時以床層截面為基準的流體表觀速度ufbg稱為起始流化速度umf。開始出現氣泡的ufbg稱為表觀起始氣泡速度umb。當時，床層沒有氣泡。如果dp較大，則有umb=umf，從起始流化速度開始就出現氣泡。流化床體積VB為顆粒體積Vp、顆粒間體積VA和氣泡體積Vb三者之和，即A類顆粒床層膨脹曲線顆粒流化對于等直徑床，截面積為AT，有Lf為床層高度，Lp為凈顆粒當量高度，LA為顆粒間空隙體積當量高度，LBb為床層氣泡體積當量高度。將Lp與LA之和稱為乳化相高度LD，顆粒分類－－Geldart分類A類顆粒（如FCC催化劑顆粒）：可出現散式流化。氣泡直徑小，床層膨脹大，流化較為平穩。固體返混較為嚴重。B類顆粒（如硅砂顆粒）：超過起始流化速度即出現氣泡，umb=umf。氣泡較大，并沿床高增大。床層不甚平穩。顆粒分類－－Geldart分類C類顆粒（如FCC三旋催化劑顆粒，顆粒間存在粘著力）：平均粒徑dp<30mm。顆粒間作用力大，不易流化。在攪拌或振動等輔助作用下可流化。D類顆粒（如麥粒、粗玻璃珠等）：平均粒徑dp>600mm。床層易產生噴動。顆粒脫氣突然停止流化氣體，床層脫氣存在三個階段：脫氣泡顆粒沉積顆粒密實Abrahamsen和Geldart給出了乳化相高度LD的計算公式，為如果將LD沿顆粒沉積線的時間和對應高度得到的Dt和DL相除，uD為乳化相脫氣速度，式中L為距離分布板的高度，F45為45mm細粉百分含量。顆粒脫氣在uD條件下，床層具有散式流化特征，對于顆粒流化輸送極為重要。顆粒脫氣氣泡對于顆粒輸送不利，無氣泡干擾最為理想，因而umb/umf或uD/umf越大越好。Raterman定義了脈動因子（Fluctuation

factor),郭慕孫根據塌落曲線定義了無因次沉積時間，LC為乳化相消失床層高度，L0為固定床床層高度。根據十二種固體顆粒的實驗結果，得到如下關聯式：q值越大，說明流化性能越好。顆粒脫氣在A、A-B顆粒中添加C類顆粒，無因次沉積時間q隨細顆粒分率的增加明顯增大，表明流化性能得到改善。流態化域分類A類顆粒流化狀態與表觀氣速ufbg有關，隨其增大呈現不同流化狀態，Squires將其分為五類：固定床，固體顆粒相互接觸，呈堆積狀態。散式流化床，脫離接觸，分布均勻，無集聚狀態，具流動性。鼓泡床，氣體集聚成氣泡，氣泡在床層表面破裂形成稀相區。湍動床，小氣泡多且比鼓泡床分布均勻，氣泡引起的壓力波動小，表面夾帶量大增致床層界面模糊，床層內循環加劇，稀相顆粒濃度增大。快速床，密相床層靠循環量維持，氣體夾帶固體達到飽和，密相大量顆粒聚集成團，床層密度與循環量關系密切。輸送床，靠循環也無法維持床層，已達氣力輸送狀態。流態化域分類固定床散式流化床節涌鼓泡床湍動床稀相氣力輸送循環流化床快速床密相氣力輸送dT小小顆粒大顆粒ufbg增大垂直向上氣－固流化狀態轉變（金涌）廣義的循環流化床包括：固體顆粒不斷帶出，不斷得到補充。利用旋風分離器回收的顆粒再返回到床層中。從這個角度看，循環流化床實際上包含了鼓泡床、湍動床、快速床、密相氣力輸送和稀相氣力輸送。流態化域分類描述流化狀態的四個概念：相、區、域和型。連續相分散相密相乳化相（床層）絮團相（快速床）稀相稀乳相（快速床）氣泡相（床層）相區域型軸向：頂區、底區徑向：中心區、邊壁區稀相區與密相區固定床、散式流化床、湍動床、快速床和輸送床氣－固系統液－固系統氣－液－固系統細顆粒系統、粗顆粒系統流態化域圖YerushalmiFCC催化劑流態化域圖流態化域圖郭慕孫流態化域圖(FCC/空氣系統)ufbg:表觀氣速；uFD:快速床向密相床轉變氣速；uFT:載流速度；umb:表觀起始鼓泡氣速；umf:起始流化氣速；us:顆粒實際速度；ut:帶出速度或沉降速度；uTF:湍動床向快速床轉變氣速。流態化域圖氣體向上通過床層，氣速增大到A點達到起始流化速度umf，床層呈散式流化。AB段為散式流化膨脹區。氣速增大到umb，出現氣泡，進入鼓泡床。隨氣速增大，氣泡增多且變大，至鼓泡床向湍動床轉變速度uc，床層內壓降波動達到最大。氣泡在密相床界面處破裂，顆粒噴濺形成稀相空間。此時密相床床層界面依然清晰。超過uc，床層波動趨于平穩，氣泡數量增多直徑變小，稀相顆粒數量增多，床層界面模糊，進入湍動床。超過湍動床向快速床轉變速度uTF，氣泡消失，床層空隙率隨氣速快速增大，顆粒帶出量增大，需不斷補充顆粒才能維持床層密度。流態化域圖在快速床中，部分顆粒分散于稀相形成固體連續相，部分固體聚集成絮團形成分散相。絮團時而形成，時而解體。氣速增大到載流速度uFT，進入氣力輸送階段。uFT與物料屬性、加料速度有關，一定的物料流率有一定的uFT。氣－固系統與液－固系統的主要區別：液－固系統在帶出速度前只出現床層膨脹，固體顆粒分布始終保持均勻。流態化域圖金涌流態化域圖流態化域圖在垂直向上氣－固流化系統中，當ufbg達到最小循環流化氣速utr，氣體對顆粒夾帶達到飽和夾帶量Gs*。若顆粒補充量Gs小于最小循環流化顆粒質量速率Gstr，床層由湍動床轉變為稀相氣力輸送。若Gs>Gstr，則轉變為快速床，氣體聚集體氣泡轉變為顆粒聚集體絮團，床層上稀下濃，徑向分布亦不均勻。顆粒在中心向上，順邊壁向下流動。若Gs>Gs*，稀、濃相界面向上移動，達到頂端時，床層呈單一的濃相分布，即密相氣力輸送。若Gs<Gs*，但保持一定的Gs，提高ufbg，當ufbg=uFD時，床內上稀下密狀態消失，上下密度均一，徑向分布較為均勻，此時為密相氣力輸送。增大氣速，顆粒濃度降低，超過uDT時，進入稀相氣力輸送，床層壓降主要為摩擦壓降。流態化域圖----以能量最小原理區分流態化域李靜海等提出的EMMS模型認為顆粒與流體之間相互約束，在運動過程中相互協調，使系統處于穩定狀態。依流體與顆粒間相互控制能力分為PD流型（顆粒控制）、FPC流型（顆粒和流體相互協調）和FD流型（流體控制）。固定床屬于PD流型；從散式流化到快速床，屬FPC流型；輸送床屬于FD流型。EMMS模型將氣體流過床層消耗的總能量NT分為懸浮與輸送顆粒消耗的能量Nst和顆粒加速、循環與碰撞耗散的能量Nd，即系統穩釘時，Nd和Nst應為極值（最大或最小值）流態化域圖----以能量最小原理區分流態化域單位質量顆粒的能耗與單位體積內顆粒的能耗轉化關系：e為局部總體空隙率。EMMS模型對流態化域區分如下：ufbg<umf，PD流型。ufbg>umf，FPC流型。Nst最小，顆粒與流體相互協調狀態；ufbg>umf>ufbg>umb為散式流化；ufbg>umb同時為鼓泡床，時鼓泡床轉變為湍動床；且仍為湍動床，轉變為快速床。Nst最大，為輸送床（相當于密相氣力輸送）。ufbg進一步增大，Wst＝Gs?g，理想輸送（稀相氣力輸送）。A類顆粒流態化域轉變關聯式起始流化速度umf分為物性關聯式和在高溫、高壓條件下使用的準數關聯式。物性關聯式兩點假定（最早的Max

Leva關聯式）：

umf既符合固定床規律又符合散式流化床規律。床層受力平衡，即Lmf－－起始流化床層高度AT－－床層截面積emf－－起始流化空隙率固定床內流動壓降滿足Darcy-Fanning方程，即式中d采用空隙當量直徑de，L為流體流經的平均高度，ufbg采用實際空隙平均速度ue。在起始流化狀態，L=Lmf，ufbg=umf，上式為A類顆粒流態化域轉變關聯式由于DP為一定值，與假定②中的壓降表達式相關聯，得當Re<10時，lp=400/Rep,根據實驗，有。對dp在51～970mm，流化介質為空氣、CO2和He，有A類顆粒流態化域轉變關聯式Davies關聯式：Baeyens關聯式：上述關聯式均適用于FCC催化劑。通常，Leva關聯式偏差較小。A類顆粒流態化域轉變關聯式準數關聯式具有代表性的是Wen-Yu關聯式。固定床內流體壓降關聯式為Ergun方程。當y0＝1時，根據實驗數據，Ergun方程變為準數關聯式A類顆粒流態化域轉變關聯式當y0≠1時，即在起始流化狀態下，與式相結合，得A類顆粒流態化域轉變關聯式令A類顆粒流態化域轉變關聯式于是，有Wen-Yu關聯式A類顆粒流態化域轉變關聯式表觀起始氣泡速度umbumb的定義：Simone定義：床層膨脹曲線中床層最高時的ufbg。王樟茂定義：塌落曲線脫氣泡與顆粒沉積的臨界點的ufbg。趙君等研究證實床層膨脹達到最大前就已經出現氣泡。王樟茂的起始氣泡速度表達式為：其中，細粒作用因子為A類顆粒流態化域轉變關聯式Abrahamsen等給出的包含細粉影響的umb表達式：估算umb可以采用Steenge給出的關聯式（適合于FCC催化劑）：A類顆粒流態化域轉變關聯式鼓泡床向湍動床轉變速度uc密度小的顆粒，壓力波動隨ufbg的增大先增大，到一定值時突然平穩，此氣速為uc。密度大的顆粒，壓力波動不會突然平穩，而是經歷波動逐漸減小直至平穩的過程。波動達到最大時的氣速稱為uk。超過該氣速即為湍流床。uk與uc之間為騰涌現象破壞階段。俞芷清實驗得到：A類顆粒流態化域轉變關聯式盧天雄提出用無因次數群M來判別：M<0.1為鼓泡床，M>0.2則為湍動床。李靜海等提出的EMMS模型中，以作為鼓泡床轉變為湍動床的判據。A類顆粒流態化域轉變關聯式最小循環流化條件Gstr和utr實驗結果吻合較好的有李佑楚提出的和金涌提出的A類顆粒流態化域轉變關聯式向快速床轉變速度uTFuTF與氣、固相物性，顆粒輸送強度Gs以及床層直徑等有關。金涌等給出的計算公式為A類顆粒流態化域轉變關聯式快速床向密相輸送床轉變速度uFD金涌等給出的計算公式為A類顆粒流態化域轉變關聯式密相氣力輸送向稀相氣力輸送速度uDT白丁榮給出的計算公式為Knowlton給出的公式為不同流態化域的流態化行為軸向空隙率分布不同流態化域床層高度和軸向空隙率分布有顯著區別。鼓泡床：esd=0.55~0.40湍動床：esd=0.40~0.22快速床：esd=0.22~0.05esd－－密相固體分率不同流態化域固體分率軸向分布不同流態化域的流態化行為徑向空隙率分布鼓泡床空隙率分布由氣泡向中心匯聚造成的。湍動床中心向上，近壁處向下，中心空隙率高。快速床中心稀相向外擴展，近壁處向下流動劇烈。稀相氣力輸送徑向分布趨于平坦。不同流態化域空隙率徑向分布不同流態化域的流態化行為氣－固滑移速度氣－固相速度之差，為滑移速度：不同流態化域的流態化行為在FCC催化劑空氣系統中，滑移速度不僅隨e變化，而且還受uf的影響。不過，湍動床與鼓泡床，usl主要與e有關。FCC催化劑滑移速度曲線不同流態化域的流態化行為虛線下鞍形區域中的狀態不可能出現。湍動床、快速床的滑移速度為連續變化，沒有突變。輸送床空隙率和滑移速度同時發生突變。空隙率繼續增大，滑移速度減小直到接近帶出速度。FCC催化劑滑移速度曲線不同流態化域的流態化行為流化流動區域填充流動區域密相流動區域稀相流動區域不同流態化域的流態化行為李森科數阿基米德數對于快速床，白丁榮等給出了滑移速度關聯式：不同流態化域的流態化行為對于密相氣力輸送，則常用滑落系數Ksl來描述。Matsen給出了稀相氣力輸送滑移速度關聯式：不同流態化域的流態化行為氣體與顆粒軸、徑向返混快速床氣體返混明顯低于湍動床。快速床氣體返混程度隨著固體循環量增大而增大。快速床氣體返混程度沿徑向逐漸增大。輸送床固體返混程度減小，空隙率增大，氣體返混程度也減小。在高氣速下床層中的返混可以用軸向擴散模型來描述：Ex－－軸向有效擴散系數f(C)－－其它傳質速率不同流態化域的流態化行為湍動床氣速增大，Ex減小，但一般在0.4

m2/s以上。Van

Deemter估計工業裝置徑向擴散Er為軸向擴散Ex的10％。快速床氣體增大，Ex減小；固體循環量增大，Ex增大。快速床Ex在0.3～0.5m2/s之間，Er在3×10-4～7×10-3

m2/s之間。輸送床Ex在0.3

m2/s以下。不同流態化域的流態化行為鼓泡床氣體軸向擴散系m－－乳化相吸附平衡常數ee－－乳化相分率鼓泡床顆粒軸向擴散系，Miyauchi給出的模型為：對于大型床，Kunii給出的模型為Kunii還給出了顆粒徑向擴散系數模型，為dbe－－當量氣泡直徑eb－－氣泡相分率不同流態化域的流態化行為湍動床、快速床和輸送床氣體軸向擴散系關聯式：對于快速床的氣體徑向擴散系數，可以用下式進行計算：usbg不容易得到，可用下面根據工業裝置數據得到的模型計算：溫度、壓力對流化系統的影響溫度和壓力對流化的影響主要體現在對氣體密度和粘度的影響上。溫度升高，氣體密度減小，粘度增大。壓力升高，氣體密度升高，但對粘度的影響很小。從Davies關聯式看，壓力升高，起始流化速度減小，但溫度的影響不能直接作出簡單的判斷。散式流化床、鼓泡床和湍動床A類顆粒存在散式流化，B類顆粒達到初始流化速度即出現氣泡。鼓泡床、湍動床密相區乳化相顆粒也處于散式流化狀態，因而顆粒間氣體的運動可視為與散式流化相同。鼓泡床、湍動床稀相區與快速床的規律有相似之處，甚至部分規律可用于快速床。散式流化床－－流態化特征脫離接觸，懸浮狀態，顆粒間充滿流化介質。流化介質在顆粒間隙中流動，且無聚集狀態。有平穩的床層界面。床層有流體特征，易流動，充滿容器。床層壓降DP恒定，e隨ufbg增大。散式流化壓降、空隙率與表觀速度關系散式流化床－－均一與非均一顆粒均一顆粒帶出速度ut相同，滑移速度usl與ut相同時，顆粒開始懸浮，此時表觀氣速為umf。散式流化床層高度達到最高點時，床層開始不穩定，出現氣泡。均一顆粒氣速在umf與umb之間時，為散式流化床。非均一顆粒因粒徑不同，umf不同，計算時采用調和平均粒徑。散式流化床－－床層膨脹對于散式流化，可以用Richardson－Zaki方程來描述表觀氣速與沉降速度之間的關系：其中對于FCC裝置，King給出了如下空隙率計算模型：散式流化床－－床層膨脹Kai等針對A類顆粒，給出隨著床層空隙率的增大，床層高度也增大，定義床層膨脹率為散式流化床－－床層膨脹Kai等針對A類顆粒，給出隨著床層空隙率的增大，床層高度也增大，定義床層膨脹率為散式流化床－－床層膨脹床層空隙率為：散式流化床－－床層膨脹Geldart根據實驗得到eBT－－充氣密度時的空隙率散式流化床－－顆粒帶出速度單一FCC催化劑顆粒，Rep<1，帶出速度按Stokes定律計算：對于床層中的顆粒群，顆粒之間存在相互作用，使垂直運動的帶出速度utt發生改變，一般在ut的基礎上進行修正。b為顆粒形狀函數，取值在4.2～4.67之間。散式流化床－－顆粒帶出速度也可以用下面的公式直接計算：鼓泡床與湍動床－－共同特性氣泡相與乳化相共存。稀相區與密相區共存。分布器口噴射出的氣流的形式與床層氣流的形式差異較大，形成分布器作用區。因而，密相床層可分為分布器作用區與氣泡相、乳化相兩相區。鼓泡床與湍動床－－區別湍動床氣泡直徑小，氣泡邊界模糊或不規則。湍動床氣泡大小不隨氣速改變，增大氣速氣泡數量增多。湍動床氣泡直徑與床層高度幾乎無關，鼓泡床的則隨床高增大。湍動床密相區不均勻，具有“粒子束”結構，“粒子束”具有大顆粒的某些性質，湍動床顆粒夾帶量遠低于預計值。鼓泡床氣泡行為－－氣泡形狀反應物大部分在氣泡內。氣泡直接影響反應。氣泡影響催化劑在床層內的循環。氣泡為球帽形，底部微向上凸起，凸起部分夾帶呈乳化相的顆粒束，稱尾跡，隨氣泡邊運動邊脫落。尾跡相當于小流化床，氣泡內含0.2～1

vol％的細粉顆粒。鼓泡床氣泡行為－－氣泡形狀尾跡與氣泡（含尾跡）的體積比稱為尾跡分率fw。Woolard等給出了fw與dp

(m)的關聯式為：鼓泡床氣泡行為－－氣泡暈細顆粒，氣泡上升速度大于乳相中氣體，從氣泡底部進入的氣體從頂部流出在氣泡周圍構成環流，該環流有一定厚度，稱氣泡暈。粗顆粒，氣泡上升速度小于乳相中氣體（慢氣泡），從氣泡底部進入的氣體從頂部流出，氣泡只是空穴，使氣體走短路，無氣泡暈存在。氣泡暈在乳化相內，氣泡暈的厚度氣泡暈厚度直接影響反應物與乳化相間的傳質速度。鼓泡床氣泡行為－－氣泡尺寸氣泡直徑dbe與分布器孔口直徑、孔口氣速、分布器的布置形式以及在床層中的行程有關。氣泡沿床層向上運動過程中出現合并與分裂。氣泡的dbe隨行程的增長而增大。在分布器孔口形成的初始氣泡為原生氣泡，其直徑用dbeo表示。鼓泡床氣泡行為－－原生氣泡直徑在氣體線速低時，式中vor和Nor分別為過孔體積流速(m3/s)和單位面積孔數。當氣體線速低到原生氣泡間不相互接觸，或dbeo小于分布器孔間距lor，則有與上式相結合，有鼓泡床氣泡行為－－原生氣泡直徑在氣體線速高時，對于多孔分布板，多采用該式進行計算。鼓泡床氣泡行為－－氣泡的增長氣泡直徑dbe隨分布器單位面積開孔數的增多而減少。氣泡直徑dbe隨氣體流速的增大而增大。氣泡直徑dbe隨行程的增大而增大，但增大的幅度先快后慢。氣泡直徑dbe隨壓力的增大而減小。顆粒的吸附能力增強，氣泡直徑dbe減小。鼓泡床氣泡行為－－氣泡的增長關于氣泡直徑，Roes等給出的對Darton關聯式的修正式為l－－氣泡壽命f－－速度系數N0－－分布器孔口數Lj－－分布器作用區高度，mf’－－A類，1.0f’’－－A類，2.5鼓泡床氣泡行為－－穩定的最大氣泡直徑氣泡直徑大到一定程度后，就會分裂成二個以上的小氣泡。因此，有穩定的最大氣泡直徑dbe,max。dbe,max與氣泡周圍介質的粘度有關。介質動力粘度增大，氣泡分裂加快。干擾可能導致氣泡破裂。氣泡內循環氣流流速大于ut時，氣泡消失；小于ut時，氣泡穩定。溫度升高，壓力增大，都導致dbe,max減小。Geldart對A類顆粒給出dbe,max為dp、rp、rg、m等物性和T、P、uf等操作條件的函數。鼓泡床氣泡行為－－氣泡上升速度氣泡上升速度也叫氣泡相對上升速度，是在靜止床層中單獨氣泡上升的速度。Davidson對A、B類顆粒給出了氣泡上升速度關聯式：氣泡的絕對上升速度uB應該在ub的基礎上加上氣體向上的平均速度ufbg-umb，即鼓泡床氣泡行為－－氣泡上升速度氣泡的絕對上升速度uB與兩相理論過剩氣體量之比為對于A類顆粒，y與L/dT的關系，在L/dT近似為1時，y＝0.8。對于循環流化床系統，固體顆粒的速度us也需要考慮，有式中“＋”為顆粒運動方向與氣泡上升方向同向，“－”與之相反。鼓泡床乳化相行為－－乳化相氣速乳化相行為關系到流動模型、傳質過程以及床層顆粒的返混。對于A類顆粒，乳化相氣速多余的氣體以氣泡的形式通過床層。對于B類顆粒，乳化相氣速鼓泡床乳化相行為－－乳化相氣速在鼓泡床中，氣泡尾跡的脫落與更新對固體顆粒的運動起很大的作用。尾跡帶向上的顆粒的量應該等于向下運動的顆粒的量。Kunii給出的乳化相氣速表達式為：式中a為尾跡體積Vw與氣泡體積Vb之比。隨著ufbg的增大，ue可能出現負值，出現氣流循環，造成顆粒與氣體返混。鼓泡床乳化相行為－－顆粒循環顆粒循環速率為：氣泡曳帶分率其中Y為顆粒徑修正系數，對A類顆粒取1。鼓泡床乳化相行為－－顆粒循環根據截面顆粒質量衡算，可計算顆粒向下平均速度：乳化相空隙率ee關聯式：鼓泡床乳化相行為－－顆粒分層經尾跡與氣泡曳力攜帶，造成乳化相內顆粒形成上流相和回流相，使床層內顆粒形成混合。顆粒的流動與混合，對氣固接觸、相間傳質與傳熱以及消除死區都有一定的作用。流化床固體顆粒大小不一，常出現分層、死區和均勻混合現象。均勻混合：非均一顆粒在床層中各處分布相同。分層：密度、粒徑小的顆粒在床層上部多，密度大、粒徑大的在床層下部多。死區：局部沒有流化，屬分層的一種特殊形式。鼓泡床乳化相行為－－顆粒分層定量確定分層現象，常用分層系數和混合指數兩個參數。分層系數Cs：混合指數MICs取值在－100～100％之間，為零時意味著完全混合。MI取值為零時意味著完全分層，取值為1時意味完全混合。鼓泡床乳化相行為－－顆粒分層寬顆粒分布DP～ufbg曲線完全混合、分層與死床可用床層壓降與表觀氣速曲線說明。壓降隨表觀氣速波動曲線AB，是流化、分層和局部死區綜合形成的。當ufbg=uc，分布器處無死區，氣泡穿過床層，床層完全混合。鼓泡床乳化相行為－－顆粒分層床層的溝流或氣泡，使氣速超過細粉或小密度顆粒的沉降速度，形成向上夾帶。氣泡尾跡與曳力攜帶使細粉或小密度的顆粒更易于向上運動。乳化相中的細粉穿過顆粒間空隙向上運動。乳化相中的回流作用，使細粉顆粒向下運動。關于分層的四方面機理性解釋：湍動床氣泡直徑小分布密氣泡尺寸幾乎與高度無關氣速增大氣泡數量增多湍動床的氣泡行為、乳化相行為與鼓泡床近似，但仍有區別：湍動床除乳化相氣速umb外，其余氣體全部以氣泡形式通過床層。床層內氣泡以平均球形直徑為氣泡當量直徑。假定：有Nb為單位體積床層氣泡數，每個氣泡的平均體積為湍動床超過umb的氣體均以氣泡的形式運動，有于是，“＋”表示顆粒與氣泡上升方向相同，“－”則表示相反。湍動床在顆粒循環量影響可以忽略時，可簡化為通常us是不可忽略的。dbe也可用床層空隙率來計算，湍動床在顆粒循環量影響可以忽略時，可簡化為在鼓泡床中，氣泡的聚并占主導地位，因而，隨氣速增加氣泡數目減少，氣泡直徑隨高度增大。在湍動床中，氣泡的破碎占主導地位，氣速增大，氣泡數量增加。湍動床在湍動床中，分布板附近存在射流區，床層床面附近乳化相中存在顆粒的回流，這都導致氣－固滑移速度較大，而在分布板與床面之間氣－固滑移速度較小，稱之為“松弛”區。床層中松弛區的存在意味著氣泡分率εb沿軸向為非均勻分布。氣泡分率εb沿徑向同樣為非均勻分布。在湍流床的床層中心區同樣存在少量的顆粒密集聚集體，沿中心區向下流動，夾帶氣體造成中心區域的氣體返混現象。湍動床表觀擴散系數和有效擴散系數關系：在湍動床中，固體顆粒的軸向擴散系數與表觀氣速和床層直徑都有關。與表觀氣速之間的關系可表示為：與床層直徑之間的關系可表示為：顯然，固體顆粒的返混隨氣速增大而增大，不過，氣體的返混則隨氣速的增大出現最大值。湍動床內流體的流動表現為多區多相：分布板區、松弛區、床面區、氣泡相、上流乳化相和回流乳化相。分布器分布器是保證流化床具有良好的流化狀態和氣－固接觸效率的重要構件，有以下要求：在壓降最小的前提下均勻分布氣體；保證床層處于良好的流化狀態，在分布器附近創造良好的氣－固接觸條件，防止分布器篩出大顆粒；必須有足夠的強度承載靜床負荷，能經受熱脹冷縮的作用，保證不堵塞、不腐蝕和不漏料；盡可能減少顆粒的粉碎。分布器通常不能全部滿足這些要求。工況和催化劑性能不同，對分布器要求也會有差異。分布器分布器類型：多孔板式噴嘴式泡罩式風冒式管柵式分布器射流穿透床層深度稱為噴射長度Lj。分布器－－多孔板分布器作用區的流動模型噴射長度的作用區域稱為分布器作用區。分布器作用區反應物濃度高，氣體與顆粒混合激烈，對反應影響大。噴射長度有三種：Lj,max，Lj,min和Lj,B。通常的Lj指Lj,max。Merry關聯式：分布器－－多孔板分布器作用區的流動模型噴射最大直徑dj，對于多孔板分布器，關聯式為：分布器－－多孔板分布器作用區的流動模型噴射長度Lj和噴射最大直徑dj，與孔間距S有關，S與死區有關，為了消除分布板上的死區，可根據經驗公式算出S的值。Geldart給出：分布器－－分布板的壓力降分布板的壓力降可按下式計算：分布板之所以能夠均勻分布氣體，關鍵在于它對通過的流體具有一定的阻力。只有當此阻力大于氣體流股沿整個床界面重排的阻力時，分布板才能夠起到破壞流股使之均勻分布的作用。增大分布板壓降可改善氣體分布和流化穩定性的作用；但壓降過大，將增加動力的消耗。分布器－－分布板的壓力降臨界壓降：分布板均勻分布氣體且流化狀態穩定的最小壓降。與分布板下面氣體的引入和分布板上床層的狀況有關。分布板均勻分布氣體和具有良好的流化穩定性對臨界壓降的要求是不一樣的。前者由分布板下面氣體的引入所決定，后者由分布板上面的流化床層所決定。分布板均勻分布氣體是流化床穩定流化的前提。分布板能均勻分布氣體并不能保證床層能夠穩定流化。分布板臨界壓降分為分布氣體臨界壓降和穩定性臨界壓降。實際分布板的壓降應該大于或等于這兩個壓降。分布器－－分布板的壓力降分布氣體臨界壓降多孔分布板徑向速度分布與分布板開孔率有關，與氣流速度無關。分布氣體臨界壓降：氣速超過臨界流化速度，有部分孔開始工作；增加氣速，最終導致所有的孔都以u0氣速運轉。降低氣速至um，部分孔由工作狀態轉變為非工作狀態；進一步降低氣速，非工作狀態孔的數目增加。分布器－－分布板的壓力降臨界速度um：um保證分布板小孔全部工作的最小流化表觀速度，其經驗關聯式為：分布器－－分布板的壓力降穩定性臨界壓降：穩定性臨界壓降由床層的流化狀態決定，隨床層的變化而變化。通常用床層壓降的分率來表示。氣體通過分布板和床層的壓降分別為DPD和DPB，系統總壓降：隨ufbg的增大而增大。隨ufbg的增大而減小。分布器－－分布板的壓力降高壓降分布板開孔率很小，壓降很大；低壓降分布板開孔率高，壓降小，但流化不穩定。郭慕孫等提出了分布板穩定性判據－－歸原準數R：R＝1，理想分布器；R越大，穩定性越差；R越小，穩定性越小。分布器－－設計標準分布器對氣