固定床反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器的本質(zhì)區(qū)別是什么
固定床反應(yīng)器又稱(chēng)填充床反應(yīng)器，是用固體催化劑或固體反應(yīng)物進(jìn)行非均相反應(yīng)的反應(yīng)器。固體通常是顆粒狀的，并累積到具有一定高度(或厚度)的床層中。床是靜止的，流體通過(guò)床發(fā)生反應(yīng)。固定床反應(yīng)器主要用于實(shí)現(xiàn)氣固催化反應(yīng)，如氨轉(zhuǎn)化器、二氧化硫接觸氧化劑、烴類(lèi)蒸汽轉(zhuǎn)化爐等。當(dāng)用于氣固或液固非催化反應(yīng)時(shí)，床內(nèi)充滿固體反應(yīng)物。滴流床反應(yīng)器也可以屬于固定床反應(yīng)器。氣相和液相以氣-液-固接觸的形式向下流經(jīng)床層。
優(yōu)勢(shì)：
?、?催化劑的機(jī)械磨損小。
?、?床層中的流體流動(dòng)接近水平流動(dòng)。與返混反應(yīng)器相比，催化劑用量少，反應(yīng)器體積小，可獲得更大的生產(chǎn)能力。
?、?由于停留時(shí)間可以嚴(yán)格控制，溫度分布可以適當(dāng)調(diào)整，因此特別有利于實(shí)現(xiàn)高選擇性和高轉(zhuǎn)化率。
?、?可以在高溫高壓下工作。
缺點(diǎn)：
?、?固定床傳熱不良。
?、?催化劑再生和更換不方便，必須停止更換催化劑。
?、?細(xì)催化劑不能使用，但固定床反應(yīng)器中的催化劑不限于顆粒催化劑，網(wǎng)狀催化劑在工業(yè)上已經(jīng)使用了很長(zhǎng)時(shí)間。目前，蜂窩狀和纖維狀催化劑也得到了廣泛的應(yīng)用。
流化床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器是利用氣體或液體使固體顆粒懸浮運(yùn)動(dòng)通過(guò)顆粒固體層，進(jìn)行氣固反應(yīng)過(guò)程或液固反應(yīng)過(guò)程的反應(yīng)器。
優(yōu)勢(shì)：
① 由于可以使用細(xì)粉末顆粒，并以懸浮狀態(tài)與流體接觸，因此流動(dòng)和固相的邊界面積較大，有利于多相反應(yīng)，提高催化劑的利用率。
② 由于床層內(nèi)顆?；旌蠌?qiáng)烈，整個(gè)床層內(nèi)顆粒的溫度和濃度均勻，床層與內(nèi)浸入式換熱表面之間的傳熱系數(shù)很高，整個(gè)床層的熱容大，熱穩(wěn)定性高，有利于強(qiáng)放熱反應(yīng)的等溫運(yùn)行。
?、?流化床中的顆粒群具有流體性質(zhì)，可大量從裝置中移除和引入，并可在兩個(gè)流化床之間大量循環(huán)。這使得一些反應(yīng)再生、吸熱放熱、正反應(yīng)反向反應(yīng)和反應(yīng)分離耦合過(guò)程得以實(shí)現(xiàn)。因此，這種易失活的催化劑可以在工程上使用。
④ 流態(tài)化操作的整體經(jīng)濟(jì)效果良好，尤其是傳熱傳質(zhì)速度快、床溫均勻、運(yùn)行穩(wěn)定等突出優(yōu)點(diǎn)，特別有利于熱效應(yīng)大的大規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程。
缺點(diǎn)：
?、?氣流狀態(tài)與活塞流相差很大，氣流與床層顆粒反向混合，因此床層軸向沒(méi)有溫差和濃度差。此外，氣體可能以大氣泡狀態(tài)通過(guò)床層，導(dǎo)致氣固接觸不良，降低反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。因此，流化床一般不能達(dá)到固定床的轉(zhuǎn)化率。
?、?催化劑顆粒之間的劇烈碰撞導(dǎo)致催化劑的損失和除塵的困難。由于固體顆粒的磨損，管道和容器磨損嚴(yán)重。
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