비표준 설비 고정 유화상

유화상 반응기는 고체 입자 재료가 기류 (또는 액류) 작용하에 설비 내에서 부상 운동 상태 (즉, 유화 상태) 를 보이는 것을 말한다.유화상태에서의 고체립자층은 액체의 특성을 갖고있다. 례를 들면 떠다니는 고체립자층은 물처럼 일정한 수평계면을 유지하고 정압력과 부력을 가지며 물처럼 류동성을 갖고있는 등이다.이 기술을 가스 고체 유동화 기술이라고도 부른다.
기체는 고체립자로 구성된 침대재료층을 흐르는데 기체의 류속이 비교적 낮을 때 고체는 상대적인 운동이 없고 기체는 립자간의 간극을 거쳐 침대층을 흐르는데 이는 기고접촉형식을 고정침대라고 한다.이를 바탕으로 기체의 유속을 한층 더 높인다. 기체가 과립에 대한 예력 (및 기체가 과립 표면으로 흘러드는 마찰력) 과 부력의 합은 과립의 중력을 초과하여 과립이 부상하고 과립 사이에 더 이상 작용력이 없다. 기고체계는 유체의 성질을 갖추고 고체가 유화된다. 이때 초기 유태화 상태에 있다.기체의 유속을 더 높이면 침대층이 끊임없이 팽창한다.더 많은 기체가 체계에 진입하여 초기 유태화에 필요한 기체 유속을 초과하는 기체가 기포의 형식으로 침대층을 통과하는 것이 바로 거품의 유태화이다.기속이 한층 더 증가됨에 따라 침대표면에 대량의 립자가 끼여들어 침대층을 떠나면서 침대표면의 계면이 더는 뚜렷하지 않게 되는데 이때 대응되는것은 급류침대이다.기고가 접촉하는 고포상이나 여류상 형태로 기고반응을 하는 반응기를 유화상 반응기라고 한다.
유화상 반응기는 가스 고체 계통에 사용할 때 비등상 반응기라고도 부른다.유화상 현상은 독일인 Fritz Winkler가 발견한 것으로 현대 공업에서 1920년대에 나타난 분말 가스화로로 초기에 응용되었는데, 이것이 바로 윈클러 난로 (가스화로 참조) 이다.그 대규모 산업 응용은 40 년대 MIT의 Warren Lewis 등의 석유 촉매 분열입니다.현재 유화상 반응기는 이미 화학공업, 석유, 야금, 핵공업 등 부문에서 광범위하게 응용되었다.
제품 분류
유화상 반응기의 응용에 따라 두 종류로 나눌 수 있다: 한 종류의 가공 대상은 주로 고체이다. 예를 들어 광석의 소화는 고상 가공 과정이라고 한다.또 다른 유형의 가공 대상은 주로 유체, 예를 들어 석유 촉매 분열, 효소 반응 과정 등 촉매 반응 과정인데 이를 유체상 가공 과정이라고 한다.
구조 형식
유화상 반응기의 구조는 두 가지 형태가 있다: ① 고체 재료의 연속 공급 및 공급 장치가 있으며, 고체 가공 과정 또는 촉매가 신속하게 부활하는 유체 가공 과정에 사용된다.예를 들어 촉매 분열 과정은 촉매가 몇 분 안에 현저하게 부활하기 때문에 상술한 장치로 끊임없이 분리한 후에 재생해야 한다.② 고체 재료의 연속 공급 및 공급 장치가 없으며, 고체 입자의 성상이 상당 기간 (예: 반년 또는 1년) 동안 뚜렷한 변화가 발생하지 않는 반응 과정에 사용된다.
제품의 장단점
고정식 침대 반응기에 비해 유화상 반응기의 장점은 ① 고체 재료의 연속적인 입력과 출력을 실현할 수 있다는 것이다.② 유체와 입자의 운동으로 침상층은 좋은 전열성능을 가지며 침상층 내부의 온도가 균일하고 통제하기 쉬우며 특히 강한 방열반응에 적합하다.③ 촉매의 연속적인 재생과 순환 조작에 편리하고 촉매의 부활 속도가 높은 과정의 진행에 적합하며 석유류분 촉매 유화상 분열의 신속한 발전이 바로 이 방면의 전형적인 예이다.그러나 유동화 기술의 고유한 특성과 유동화 과정의 영향 요소의 다양성으로 인해 반응기에 있어 유동화 침대는 뚜렷한 한계가 존재한다. ① 고체 입자와 기포가 연속적인 유동 과정에서 격렬한 순환과 교란으로 인해 기상이나 고상을 막론하고 상당히 넓은 체류 시간 분포가 존재하기 때문에 부적절한 제품 분포를 초래하고 목표 산물의 수확률을 낮춘다.② 반응물은 기포 형태로 침대층을 통과하여 기-고체 간의 접촉 기회를 줄이고 반응 전환율을 낮춘다.③ 고체 촉매가 유동 과정 중의 격렬한 충돌과 마찰로 인해 촉매가 분말을 가속화하고, 게다가 침대 윗부분의 기포의 폭발과 고속 운동, 대량의 미세 입자 촉매의 배출로 인해 뚜렷한 촉매가 유실된다;④ 침대 내부의 복잡한 유체 역학, 전달 현상으로 인해 과정은 비정상적인 조건에서 통일된 규칙을 제시하기 어렵고 경험의 확대, 경험의 조작에서 벗어나기 어렵다.