固定床与流化床反应器

反应器反应过程与设备1：固定床反应器2：流化床反应器madebyrunningpartner固定床反应器•固定床反应器又称填充床反应器，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。分类及其应用固定床反应器不同的传热要求和传热方式绝热式二段三段四段冷激式反应特征单段绝热式段间反应气冷却或加热方式中间间接换热式多段绝热式原料气冷激式非原料气冷激式换热式对外换热式自热式加压热水（＜240℃）导热油（250~300℃）熔盐（＞300℃）反应气的流动方向轴向流动固定床反应器径向流动固定床反应器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。固定床反应器的结构1.绝热式固定床反应器1.1单段绝热式1-矿渣棉2-瓷环3-催化剂1-催化剂2-冷却器固定床反应器有三种基本形式•固定床反应器有三种基本形式：•①轴向绝热式固定床反应器。流体沿轴向自上而下流经床层，床层同外界无热交换。•②径向绝热式固定床反应器。流体沿径向流过床层，可采用离心流动或向心流动，床层同外界无热交换。径向反应器与轴向反应器相比，流体流动的距离较短,流道截面积较大,流体的压力降较小。但径向反应器的结构较轴向反应器复杂。以上两种形式都属绝热反应器,适用于反应热效应不大,或反应系统能承受绝热条件下由反应热效应引起的温度变化的场合。•③列管式固定床反应器。•由多根反应管并联构成。管内或管间置催化剂，载热体流经管间或管内进行加热或冷却，管径通常在25～50mm之间，管数可多达上万根。列管式固定床反应器适用于反应热效应较大的反应。此外，尚有由上述基本形式串联组合而成的反应器，称为多级固定床反应器。例如：当反应热效应大或需分段控制温度时，可将多个绝热反应器串联成多级绝热式固定床反应器,反应器之间设换热器或补充物料以调节温度，以便在接近于最佳温度条件下操作。固定床反应器的特点•1.固定床反应器的优点是：•①返混小，流体同催化剂可进行有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。•②催化剂机械损耗小。③结构简单。•2.固定床反应器的缺点是：•①传热差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围）。•②操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用，常代之以流化床反应器或移动床反应器。固体流态化的基本概念流化床反应器的结构流化床反应器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。流化床反应器的结构流化床反应器类型按固体颗粒是否在系统内循环分（1）单器流化床（2）双器流化床按床层的外型分(1)圆筒形(2)圆锥形按床层中是否置有内部构件分(1)自由床(2)限制床按反应器内层数的多少分(1)单层(2)多层工业生产中常见流化床反应器形式流化床•当流体通过床层的速度逐渐提高到某值时，颗粒出现松动，颗粒间空隙增大，床层体积出现膨胀。如果再进一步提高流体速度，床层将不能维持固定状态。此时，颗粒全部悬浮与流体中，显示出相当不规则的运动。随着流速的提高，颗粒的运动愈加剧烈，床层的膨胀也随之增大，但是颗粒仍逗留在床层内而不被流体带出。床层的这种状态和液体相似称为流化床。其中，流化床的种类有：最小流化床，鼓泡流化床，腾涌流化床。流化床类似流体的性质主要有以下几点•（1）在任一高度的静压近似于在此高度以上单位床截面内固体颗粒的重量；（2）无论床层如何倾斜，床表面总是保持水平，床层的形状也保持容器的形状；（3）床内固体颗粒可以像流体一样从底部或侧面的孔口中排出；（4）密度高于床层表观密度的物体在床内会下沉，密度小的物体会浮在床面上；（5）床内颗粒混合良好，因此，当加热床层时，整个床层的温度基本均匀。一般的液&固流态化，颗粒均匀地分散于床层中，称之为“散式”流态化。而一般的气&固流态化，气体并不均匀地流过颗粒床层，一部分气体形成气泡经床层短路逸出