流化床反應器是一種利用氣體或液體通過(guò)顆粒狀固體層而使固體顆粒處于懸浮運動(dòng)狀態(tài),并進(jìn)行氣固相反應過(guò)程或液固相反應過(guò)程的反應器。
流化床反應器的結構有兩種形式:①有固體物料連續進(jìn)料和出料裝置,用于固相加工過(guò)程或催化劑迅速失活的流體相加工過(guò)程。例如催化裂化過(guò)程,催化劑在幾分鐘內即顯著(zhù)失活,須用上述裝置不斷予以分離后進(jìn)行再生。②無(wú)固體物料連續進(jìn)料和出料裝置,用于固體顆粒性狀在相當長(cháng)時(shí)間(如半年或一年)內,不發(fā)生明顯變化的反應過(guò)程。
與固定床反應器相比,流化床反應器的優(yōu)點(diǎn)是:
?。?)可以實(shí)現固體物料的連續輸入和輸出;
?。?)流體和顆粒的運動(dòng)使床層具有良好的傳熱性能,床層內部溫度均勻,而且易于控制,特別適用于強放熱反應;
?。?)便于進(jìn)行催化劑的連續再生和循環(huán)操作,適于催化劑失活速率高的過(guò)程的進(jìn)行,石油餾分催化流化床裂化的迅速發(fā)展就是這一方面的典型例子。
然而,由于流態(tài)化技術(shù)的固有特性以及流化過(guò)程影響因素的多樣性,對于反應器來(lái)說(shuō),流化床又存在很明顯的局限性:
?。?)由于固體顆粒和氣泡在連續流動(dòng)過(guò)程中的劇烈循環(huán)和攪動(dòng),無(wú)論氣相或固相都存在著(zhù)相當廣的停留時(shí)間分布,導致不適當的產(chǎn)品分布,降低了目的產(chǎn)物的收率;
?。?)反應物以氣泡形式通過(guò)床層,減少了氣-固相之間的接觸機會(huì ),降低了反應轉化率;
?。?)由于固體催化劑在流動(dòng)過(guò)程中的劇烈撞擊和摩擦,使催化劑加速粉化,加上床層頂部氣泡的爆裂和高速運動(dòng)、大量細粒催化劑的帶出,造成明顯的催化劑流失;
?。?)床層內的復雜流體力學(xué)、傳遞現象,使過(guò)程處于非定常條件下,難以揭示其統一的規律,也難以脫離經(jīng)驗放大、經(jīng)驗操作。