流态化分级影响因素的正交试验

    1　引言

流态化分级属于流体力学分级的一种,以流 体为流化介质,根据颗粒混合物粗、细组分悬浮速 度的差异进行分离的操作,该方法具有设备构造 简单、造价低、处理量大、分级效率高等优点。在 流化分级过程中,影响分级效果的因素有结构参 数和工艺参数二种,在工艺参数中主要有操作速 度、加料量、料比及加料速度等。本文以水作为流 化介质,以一定范围的石英砂粉料作为颗粒物料 进行相关的液固流态化操作,并通过正交试验,探 讨操作速度(包括主流速度、侧流后速度)、加料量 (即颗粒浓度)和原料中粗细配比对分级效果的影 响,为流态化分级塔结构参数和工艺参数的选择 提供初步的理论依据。

    2　试验装置和试验方法

    2·1　试验装置

流化试验装置如图1所示,如图,主要由流化 塔塔体、流体分布板、塔板、水泵、取样口、取样器、 加料口、侧流过滤器、转子流量计、旋液分离器等 部分组成。塔高2米,塔体用 70×4·5mm有机 玻璃制成,塔板位置位于侧流上方,距塔底 1100mm处。

    2·2　试验物料

石英砂粗颗粒1#(-120,+180)mesh,细颗 粒2#(-180,+240)mesh,形状系数φs=0·67,流 化介质为水。

    2·3　试验方法

以石英砂粗颗粒1#和细颗粒2#为试验物 料,以水作流化介质,在稳定流化条件下进行四因 素三水平的正交试验L9(34),正交试验的结果如 表1所示。将L9(34)的正交试验方案列于表2。 试验采用间歇式流化分级,试验前粗细颗粒 物料接一定重量比例配比,并一次性投入塔内,开 动水泵并以转子流量计控制主流速度和侧流速 度,待流化稳定后分别从塔顶、塔底、塔板进行取 样分析。

    3　结果与讨论

根据正交试验方案进行试验得到的试验结果如表3所示。

根据表3结果进行极差分析,并得到流化分 级因素与试验指标(塔顶、塔板、塔底)的关系,如 图2所示。

从图2可看出,流速对分级的影响是非常显 著的。主流流速对塔底影响最明显。同时,侧流 后流速也同样显著地影响塔底指标,这说明了操 作速度至少要大到能带出颗粒,并通过侧流降低 操作速度,下移颗粒的轴向分布使粗颗粒能富集 于床中特定高度位置。侧流的同时,又使细颗粒 能够较好地分布于塔板的上方而不至于输出。因 此正交试验不仅证明了分级的可行性,同时还提 供了流化床分级的操作条件。各因素水平对指标 的影响是不同的。还可以从极差R值来分析(极 差大的因素影响大),流速仍是主要影响因素。侧 流后流速大小对塔顶的影响最为显著,即流速越 大,颗粒带出越多。