固定床反应器和流化床反应器的本质区别是什么

发布时间:

2023-10-07

  固定床反应器又称填充床反应器,是用固体催化剂或固体反应物进行非均相反应的反应器。固体通常是颗粒状的,并累积到具有一定高度(或厚度)的床层中。床是静止的,流体通过床发生反应。固定床反应器主要用于实现气固催化反应,如氨转化器、二氧化硫接触氧化剂、烃类蒸汽转化炉等。当用于气固或液固非催化反应时,床内充满固体反应物。滴流床反应器也可以属于固定床反应器。气相和液相以气-液-固接触的形式向下流经床层。

  优势:

  ① 催化剂的机械磨损小。

  ② 床层中的流体流动接近水平流动。与返混反应器相比,催化剂用量少,反应器体积小,可获得更大的生产能力。

  ③ 由于停留时间可以严格控制,温度分布可以适当调整,因此特别有利于实现高选择性和高转化率。

  ④ 可以在高温高压下工作。

  缺点:

  ① 固定床传热不良。

  ② 催化剂再生和更换不方便,必须停止更换催化剂。

  ③ 细催化剂不能使用,但固定床反应器中的催化剂不限于颗粒催化剂,网状催化剂在工业上已经使用了很长时间。目前,蜂窝状和纤维状催化剂也得到了广泛的应用。

  流化床反应器流化床反应器是利用气体或液体使固体颗粒悬浮运动通过颗粒固体层,进行气固反应过程或液固反应过程的反应器。

  优势:

  ① 由于可以使用细粉末颗粒,并以悬浮状态与流体接触,因此流动和固相的边界面积较大,有利于多相反应,提高催化剂的利用率。

  ② 由于床层内颗粒混合强烈,整个床层内颗粒的温度和浓度均匀,床层与内浸入式换热表面之间的传热系数很高,整个床层的热容大,热稳定性高,有利于强放热反应的等温运行。

  ③ 流化床中的颗粒群具有流体性质,可大量从装置中移除和引入,并可在两个流化床之间大量循环。这使得一些反应再生、吸热放热、正反应反向反应和反应分离耦合过程得以实现。因此,这种易失活的催化剂可以在工程上使用。

  ④ 流态化操作的整体经济效果良好,尤其是传热传质速度快、床温均匀、运行稳定等突出优点,特别有利于热效应大的大规模生产过程。

  缺点:

  ① 气流状态与活塞流相差很大,气流与床层颗粒反向混合,因此床层轴向没有温差和浓度差。此外,气体可能以大气泡状态通过床层,导致气固接触不良,降低反应转化率。因此,流化床一般不能达到固定床的转化率。

  ② 催化剂颗粒之间的剧烈碰撞导致催化剂的损失和除尘的困难。由于固体颗粒的磨损,管道和容器磨损严重。