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氣（液）固多相加工過程的流態化裝備研發及性能測試

一、項目簡介采用流態化技術處理氣體（液體）/顆粒（粉體）物料，具有氣（液）固接觸效率高，傳質傳熱性能好等優點，在石油、煤、無機/有機化工、制藥、環保、水處理等領域得到了廣泛的研究和應用。根據被處理物料的加工時間、氣（液）固比等處理條件不同，可分別采取鼓泡床、湍動床、循環流化床等操作形式。對于一種特定的物料體系，在采用流態化技術全面投入工業應用之前，需要對物料性質（包括粒度分布、骨架密度、堆積密度、休止角、介質粘度、熔點、沸點等）進行全面分析，然后根據物料加工過程工藝特點確定合適的裝置結構，再對物料的基礎流態化特性（包括起始流化速度、起始鼓泡速度、起始湍動速度、噎塞速度等）及操作工況（進料量、操作速度、物料循環量）下設備壓降、密度、溫度、停留時間、混合與分級、傳質傳熱效率、分離效率等進行綜合實驗測試，以此為依據進行工業規模的裝置設計及指導工業操作。本項目可以針對物料處理體系及加工工藝特點，研發合理的流態化裝備，并對其物料物性、流體力學特性、裝置結構性能等進行綜合實驗測試，根據測試結果為新裝備的工業設計和操控、新技術的工業應用提供基礎參數和指導，也可為原有設備改造提供可靠依據。二、項目技術成熟程度項目組對FCC催化劑、煤粉、石油焦、半焦、石英砂、樹脂、剛玉球、含鹽廢水等不同特性物料的流態化性能及相關流態化裝備性能進行過系統的實驗測試，物料粒度范圍從30μm~5mm不等，流態化裝備涉及鼓泡床、湍動床、快速床、移動床、噴動床及各種裝備上相關的分布裝置、分離裝置等，介質涉及氣-固、氣-液、液-固、氣-液-固體系，相關實驗結果為新技術的實施推廣提供了大量基礎數據。三、技術指標（包括鑒定、知識產權專利、獲獎等情況）在大量實驗研究并借鑒已有實施項目經驗的基礎上，本項目已形成如下成果：鑒定項目：[1] 外循環多相流化床換熱器的顆粒循環和分布研究. 河北省教育廳，鑒定時間：2011.01，證書編號：20110367，成果水平：國際先進.[2] 液固三相流化床蒸發器總體優化及應用研究. 河北省科技廳，鑒定時間：2011.01，證書編號：20110265，成果水平：國際先進.[3] 高效半干法煙氣脫硫劑制備工藝研究. 河北省科技廳，鑒定時間：2011.01，證書編號：20110266，成果水平：國際先進.[4] 鍋爐煙氣噴動床脫硫除塵工藝及設備研究. 河北省科技廳，鑒定時間：2011.06，證書編號：20111588，成果水平：國際先進.[5] 帶導流管的多噴嘴矩形噴動床煙氣脫硫設備研究. 河北省科技廳，鑒定時間：2011.06，證書編號：20111589，成果水平：國際先進.[6] 新型高效立體傳質并流塔板的研究開發. 河北省科技廳，鑒定時間：2011.10，證書編號：20112669，成果水平：國際先進.專利技術：[1] 一種克服換熱設備水平管路顆粒沉積的構件和方法，中國發明專利，專利號：ZL 200910245134.9.（已獲授權）[2] 一種多功能集成設備精制介酸的方法，中國發明專利，專利號：ZL 200910245133.4. （已獲授權）[3] 一種降低耦合反應器提升管出口返混的氣固分布器. 中國發明專利，申請號：201210405627.6. （已公開）[4] 一種降低串聯組合流化床提升管出口返混的氣固分布器. 中國發明專利，申請號：201210405649.2. （已公開）[5] 多孔球狀反應裝置及操作方法. 中國發明專利，申請號：2012101155697.4，申請日：2012.04.19. （已公開）[6] 一種煙氣同時脫硫脫硝綜合實驗裝置及其操作方法. 中國發明專利，申請號：201210115569.3. （已公開）[7] 多室雙管程蒸發器，中國實用新型專利，專利號：ZL 201020609305.X. （已獲授權）[8] 多孔球狀反應裝置. 中國實用新型專利，專利號：ZL 201220167080.6. （已獲授權）[9] 一種煙氣同時脫硫脫硝綜合實驗裝置. 中國實用新型專利，專利號：ZL 201220167161.6. （已獲授權）[10] 一種提升管與床層耦合反應器的分布器. 中國實用新型專利，申請號：201220542989.5. （待授權）[11] 一種串聯組合流化床提升管出口的分布器. 中國實用新型專利，申請號：201220543000.2. （待授權）項目獲獎：[1] 組合型顆粒分布裝置的顆粒分布性能與結構優化. 河北省科技進步獎三等獎（證書編號：2008JB3122-3），2009年3月.四、市場前景（應用領域、市場分析等）本項目可廣泛應用于石油、煤、無機/有機化工、制藥、環保、水處理等領域，在滿足高效節能、低碳環保的前提下，可為企業新技術開發、舊有裝置改造提供實驗測試及技術支持，進而提高企業的技術裝備水平和經濟效益。五、規模與投資需求（資金需求、場地規模、人員等需求）規模與投資需求依據企業要求而不同。（1）從裝備選型與性能測試角度，需要研究設計新型裝備，并針對具體物料進行相關性能測試，本項目組可提供場地和人員，企業投資約為5~30萬元；（2）從舊有裝置改造角度，需要對裝置現存問題進行分析，研究設計合理的裝置結構，并對其性能進行測試，再結合后續加工、安裝，本項目組可提供場地和研究設計人員，并輔助聯系加工單位，企業投資約為50~300萬元；從直接利用本項目相關技術成果角度，本項目組可提供研究設計人員，并輔助聯系加工單位，企業需提供場地和操作人員5~10人，投資約為100~500萬元。（內容字體為宋體、四號字）六、生產設備裝備性能測試設備，項目組可進行開發設計；生產設備依據各具體物料體系及加工過程特點而定，主要以流態化操作設備為主，并輔以風機、泵、測量及控制儀表等。七、效益分析實施本項目的效益體現在如下幾個方面：（1）可以提高企業的技術創新能力及裝備操作水平；（2）可以提升企業的裝備運行周期與生產效率，提高企業的經濟效益；（3）可以降低企業的廢氣、廢液、廢渣排放水平，具備顯著的環保效益。八、合作方式（1）項目組獨立承擔；（2）與企業合作研發。九、項目具體聯系人及聯系方式（包括電子郵箱）王德武：天津紅橋區河光榮道8號北工業大學化工學院300信箱，022-60204482，13752711488，wangdewu@hebut.edu.cn；張少峰：天津紅橋區河光榮道8號北工業大學化工學院300信箱，022-60204596，13132081566，shfzhang@hebut.edu.cn。

河北工業大學 2021-04-11

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