1. 固定床反应器和流化床反应器
流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态,并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器。在用于气固系统时,又称沸腾床反应器。流化床反应器在现代工业中的早期应用为20世纪20年代出现的粉煤气化的温克勒炉(见煤气化炉);但现代流化反应技术的开拓,是以40年代石油催化裂化为代表的。目前,流化床反应器已在化工、石油、冶金、核工业等部门得到广泛应用。流化床反应器的结构有两种形式:
①有固体物料连续进料和出料装置,用于固相加工过程或催化剂迅速失活的流体相加工过程。例如催化裂化过程,催化剂在几分钟内即显著失活,须用上述装置不断予以分离后进行再生。
②无固体物料连续进料和出料装置,用于固体颗粒性状在相当长时间(如半年或一年)内,不发生明显变化的反应过程。原理及应用:流体(气体或液体)以较高的流速通过床层,带动床内的固体颗粒运动,使之悬浮在流动的主体流中进行反应,并具有类似流体流动的一些特性的装置,称为流化床反应器。流化床反应器是一种有固体颗粒参与的反应器,这些颗粒系处于运动状态,且其运动方向多种多样,这是与固定床反应器的不同之处。流化床反应器内流体与固体颗粒所构成的床层犹如沸腾的液体,故又称沸腾床反应器。这种床层具有与液体相类似的性质,又叫假液化层。流化床吸附器多用于固体与气体、液体与液体的反应,特点是气体与固体接触相当充分,气流速度比固定床的气速大三四倍以上,所以该工艺强化了生产能力,对于连续性、气量较大的反应过程非常适合。流化床反应器可用于气固、液固以及气液固催化或非催化反应,是工业生产中较广泛使用的反应器。典型的例子是催化裂化反应装置,还有一些气固相催化反应,如萘氧化、丙烯氨氧化和丁烯氧化脱氢等也采用此种反应器。流化床反应器也用于固相加工,如黄铁矿和闪锌矿的焙烧、石灰石的煅烧等。
2. 固定床反应器和流化床反应器技术特点和适用条件
固定床反应器(又称填充床反应器),它与流化床反应器的区别在于固体颗粒处于静止状态。 与固定床反应器相比,流化床反应器的优点是:
①可以实现固体物料的连续输入和输出;
②流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能,床层内部温度均匀,而且易于控制,特别适用于强放热反应。 但另一方面,由于返混严重,可对反应器的效率和反应的选择性带来一定影响。再加上气固流化床中气泡的存在使得气固接触变差,导致气体反应得不完全。因此,通常不宜用于要求单程转化率很高的反应。此外,固体颗粒的磨损和气流中的粉尘夹带,也使流化床的应用受到一定限制。为了限制返混,可采用多层流化床或在床内设置内部构件。这样便可在床内建立起一定的浓度差或温度差。此外,由于气体得到再分布,气固间的接触亦可有所改善。
3. 固定床反应器和流化床反应器的区别
固定床,由于流体是柱塞流,不存在返混现象,但是对于热效应明显的反应,会存在传热的问题,通常会将催化剂分多段装填.另外,也很难保证催化剂各处的反应物均匀.但固定床结构简单,容易设计,是工业上最广泛彩的反应装置.流化床,流体处于完全返混状态,可以更有利于传质传热.由于催化剂与反应物一起运动,可以使反应物与催化剂更充分的接触,可以获得转化率更高产物品质更稳定的产物.但是由于催化剂与反应物一起运动,反应后需要将催化剂分离,一般采用旋风分离机,所以催化剂不可避免会有所损失,也会造成粉尘污染.而且催化剂与因与流体一起运动,会不断发生碰撞,会造成催化剂的磨损.由于催化剂处于悬浮状态,所以催化剂的粒径要合适.总体上来讲,流化床的设计难度较大.
4. 固定床反应器和流化床反应器的相同点
流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固
体颗粒处于悬浮运动状态 ,并进行气固相反应过程或液固相反应过
程的反应器。在用于气固系统时 ,又称沸腾床反应器。流化床反应
器在现代工业中的早期应用为2O世纪2O年代出现的粉煤气化的温克勒炉,但现代流化反应技术的开拓,是以4O年代石油催化裂化为代
表的。目前,流化床反应器已在化工、石油、冶金、核工业等部门得
到广泛应用。
5. 固定床反应器和流化床反应器适用的化学反应
1、按物料相态分类 根据反应器内反应混合物的相态,把反应器分为均相和非均相反应器两大类。均相反应器是反应物料均匀地混合或溶解成为单一的气相或液相,又分为气相反应器和液相反应器。而非均相反应器则分为气—液相、气—固相、液—液相、液—固相和气-液-固相等反应器.
2、按反应器的结构分类按反应器结构心事形式的特征,可以分为釜式、管式、塔式、固定床和流化床等反应器。
3、按操作方法分类反应器按操作方法分类,可分为间歇式、半连续式和连续式三种。
4、根据温度条件和传热方式分类反应器根据温度条件可分为等温和非等温两种。根据传热方式又可分为绝热式、外热式和自然式。
6. 固定床反应器和流化床反应器一样吗
反应器的选型需综合考虑技术、经济及安全等诸方面的因素。
反应过程的基本特征决定了适宜的反应器形式。例如气固相反应过程大致是用固定床反应器、流化床反应器或移动床反应器。但是适宜的选型则需考虑反应的热效应、对反应转化率和选择率的要求、催化剂物理化学性态和失活等多种因素,甚至需要对不同的反应器分别作出概念设计,进行技术的和经济的分析以后才能确定。
除反应器的形式以外,反应锅的操作方式和加料方式也需考虑。例如,对于有串联或平行副反应的过程,分段进料可能优于一次进料。温度序列也是反应器选型的一个重要因素。例如,对于放热的可逆反应,应采用先高后低的温度序列,多级、级间换热式反应器可使反应器的温度序列趋于合理。反应器在过程工业生产中占有重要地位。就全流程的建设投资和操作费用而言,反应器所占的比例未必很大。但其性能和操作的优劣却影响着前后处理及产品的产量和质量,对原料消耗、能量消耗和产品成本也产生重要影响。因此,反应器的研究和开发工作对于发展各种过程工业有重要的意义。
7. 固定床反应器和流化床反应器如何选用
物料在一固定的容器里沸腾流化、干燥,就叫流化床
1、固体粒子处于堆紧状态,颗粒静止不动的床层叫做固定床。固定床床层的压降随流体速度的增加而增加。
( d l2 Z7 i) C) R9 ~, H3 L- |
2、流体和固体颗粒同时进入反应器,它们互相接触,一面进行反应,一面颗粒移动,这种反应床层叫做移动床。
3、床层颗粒之间脱离接触,颗粒悬浮在流体中,往各个方向运动的床层叫做流化床。床层高度和空隙率随流体流速增大而增大,但床层压降基本不随流速而变。
8. 固定床反应器和流化床反应器的区别以及优点是什么
又称填充床反应器,装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。固体物通常呈颗粒状,粒径2~15mm左右,堆积成一定高度(或厚度)的床层。床层静止不动,流体通过床层进行反应。它与流化床反应器及移动床反应器的区别在于固体颗粒处于静止状态。
固定床反应器主要用于实现气固相催化反应,如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器、烃类蒸汽转化炉等。
用于气固相或液固相非催化反应时,床层则填装固体反应物。
涓流床反应器也可归属于固定床反应器,气、液相并流向下通过床层,呈气液固相接触。