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)器又稱填充床反應(yīng)器，是用固體催化劑或固體反應(yīng)物進行非均相反應(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，流體通過床發(fā)生反應(yīng)。固定床反應(yīng)器主要用于實現(xiàn)氣固催化反應(yīng)，如氨轉(zhuǎn)化器、二氧化硫接觸氧化劑、烴類蒸汽轉(zhuǎn)化爐等。當用于氣固或液固非催化反應(yīng)時，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：
?、?催化劑的機械磨損小。
?、?床層中的流體流動接近水平流動。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。
③ 由于停留時間可以嚴格控制，溫度分布可以適當調(diào)整，因此特別有利于實現(xiàn)高選擇性和高轉(zhuǎn)化率。
?、?可以在高溫高壓下工作。
缺點：
① 固定床傳熱不良。
② 催化劑再生和更換不方便，必須停止更換催化劑。
?、?細催化劑不能使用，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)使用了很長時間。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動通過顆粒固體層，進行氣固反應(yīng)過程或液固反應(yīng)過程的反應(yīng)器。
優(yōu)勢：
?、?由于可以使用細粉末顆粒，并以懸浮狀態(tài)與流體接觸，因此流動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。
?、?由于床層內(nèi)顆?；旌蠌娏?，整個床層內(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，整個床層的熱容大，熱穩(wěn)定性高，有利于強放熱反應(yīng)的等溫運行。
?、?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)分離耦合過程得以實現(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)濟效果良好，尤其是傳熱傳質(zhì)速度快、床溫均勻、運行穩(wěn)定等突出優(yōu)點，特別有利于熱效應(yīng)大的大規(guī)模生產(chǎn)過程。
缺點：
?、?氣流狀態(tài)與活塞流相差很大，氣流與床層顆粒反向混合，因此床層軸向沒有溫差和濃度差。此外，氣體可能以大氣泡狀態(tài)通過床層，導致氣固接觸不良，降低反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。因此，流化床一般不能達到固定床的轉(zhuǎn)化率。
?、?催化劑顆粒之間的劇烈碰撞導致催化劑的損失和除塵的困難。由于固體顆粒的磨損，管道和容器磨損嚴重。
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