一种变径补料式流化床实验装置的研发与应用

马小林， 张亚新

（新疆大学化学化工学院，乌鲁木齐830046）

0 引 言

锆作为一种战略性新兴矿产资源，广泛应用于陶瓷、玻璃、核工业、电子、建材、医药、纺织以及日用品等领域［1-2］。锆资源选矿产品统称为锆英砂（ZrSiO4），是生产金属锆的主要来源，其中，四氯化锆（ZrCl4）作为重要的中间产物，是制备海绵锆、氧氯化锆等锆产品的主要原料，我国是世界上锆资源消费大国，也是锆资源进口大国［3-5］。目前，我国主要采用锆英砂直接氯化法生产锆产品［6-9］，氯化法工艺是一个连续性的生产过程，气固两相在高温（1 100℃）下发生氯化反应；因流化床反应器传热传质效率高，广泛应用于过程工业中［10-12］；但常规的流化床反应器一般是间歇性的，且流化床内固体颗粒作为催化剂，反应过程中不会大量消耗，但氯化反应过程中，锆英砂作为反应物参与反应。

本文设计了一种在流化床顶部持续加料的流化床反应器，以锆英砂为原料，通过改变结构参数和操作参数，模拟研究流化床内氯化过程中颗粒流态化行为和特性，从而为设备的工业放大提供参考。

1 流化床实验装置

图1为流化床实验平台设计图，图2为流化床实验平台实物图。该实验平台由流化床床体、供气装置、加料装置以及数据采集与分析单元组成。

图1 实验平台设计图

图2 实验平台实物图

1.1 流化床床体

流化床床体由有机玻璃制成，主要由均风器、反应段、分离段、扩大段以及用于增高的活筒组成。通过均风器的气体均分作用实现气体在进口截面速度均匀；……