固定床、移动床、流化床

1、合肥学院Hefei University化学反应工程过程论文 NlVt题目：定床、移动床、流化床系别：化学与材料工程系专业：化学工程与工艺学号：1403022034 姓名:教师：高天明2017年6月定床、移动床、流化床固定床：当气体以较小的速度流过固定床时，流动气体的上升阻力不致使 颗粒的运动状态发生变化，床高维持不变；床层压降随流速对数增大而增大。 流化床：固体颗粒可以像水等液体一样在设备内有明显的界面，即使设备倾 斜，界面仍会保持水平；床层压降不随流速变化（基本不变）。输送床：固体颗粒在设备内无明显界面；床层压力随流速增大而减小。 流化床和沸腾床可能只是叫法上不同。流化床：也就是沸腾床，接

2、触面大，传热传质效率高，时空产率高，但返 混严重。（需要注意的是不能堵塞气体分布器，堵了很麻烦的。固定床和移动床 比较适合气一气、气一液和液一液反应，床层本身作为催化剂，优点是返混 小，固相带出少，分离简单。流化床的床型是设计中很重要的，与反应体系的 匹配要求比较高。此外，操作中的气速、带出量、与配套的旋风等分离设备设 计比较严格。流化床的传热和破汽泡、沟流措施也是研究比较多的。固定床反应器是一种被广泛采用的多相催化反应器，反应器内填充有固定 不动的固体颗粒，可以是固体催化剂也可以是固体反应物。例如管式固定床反 应器，管内装催化剂，管内装催化剂，反应物料自上而下通过床层，管间为载 热体与管内反

3、应物进行换热，以维持所需的温度条件。此外，固定床反应器也 可用于气固及液固非催化反应。沸腾床是流化床的一种，固体在流化床反应器内流动，流体和固体颗粒所 构成的床层犹如沸腾的液体。沸腾床反应器下部设有分布板，板上放固体颗 粒，流体自分布板下送入，当流体速度达到一定数值后，固体颗粒开始松动， 再增大流速就进入流化状态。反应器内一般设有挡板，换热器，及流体与固体 分离装置等内部部件。移动床与固定床相似，不同的是固体颗粒自顶部连续加入，由底部卸出。 沸腾床因为固体处于运动状态，反应或传热效果好，但动力消耗大，而且在煤 调湿中粉尘携带量大。固定床：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

4、 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215mm 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。它与流化床反应器及移动床反应器的区别在于固体颗粒处于静止状态。 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。涓流床反应器也可归属于固定床反应器，气、液相并流向下通过床 层，呈气液固相接触。固定床反应器有三种基本形式：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。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

5、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。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2550mm 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

6、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。固定床反应器的优点是：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。催化剂机械损耗小。结构简单。固 定床反应器的缺点是：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）。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。固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状，网状催化剂早已应用于工业上。目前，蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。数学模型，固定床反应器是研究得比

7、较充分的一种多相反应器，描述固定 床反应器的数学模型有多种，大致分为拟均相模型（不考虑流体和固体间的浓 度、温度差别）和多相模型（考虑到流体和固体间的浓度、温度差别）两类， 每一类又可按是否计及返混，分为无返混模型和有返混模型，按是否考虑反应 器径向的浓度梯度和温度梯度分为一维模型和二维模型。固定床反应器是一种被广泛采用的多相催化反应器，反应器内填充有固定 不动的固体颗粒，可以是固体催化剂也可以是固体反应物。例如管式固定床反 应器，管内装催化剂，管内装催化剂，反应物料自上而下通过床层，管间为载 热体与管内反应物进行换热，以维持所需的温度条件。此外，固定床反应器也 可用于气固及液固非催化反应。当

8、气体以较小的速度流过固定床时，流动气体 的上升阻力不致使颗粒的运动状态发生变化，床高维持不变；床层压降随流速 对数增大而增大。流化床：流体向上流过一个微细颗粒的床层（塔体），当流速低的时候流 体只是穿过静止的颗粒之间的空隙，此时的床体称为固定床；随着流速的增 加，颗粒互相离开，并可看到少量的颗粒在一定的区间进行震动和游动，称为 膨胀床；速度再升高达到使全部颗粒都刚好悬浮在向上流动的气体或者液体 中，此时的床层就是流化床起点。固体颗粒可以像水等液体一样在设备内有 明显的界面，即使设备倾斜，界面仍会保持水平；床层压降不随流速变化（基 本不变）。简单的说固体颗粒在流体作用下表现出类似流体状态的现象称

9、为流 态化。流化床是流态化发生的设备。流化床反应器中催化剂处于沸腾流化状 态，被反应介质与提升介质带动快速通过反应器，如FCC的提升管反应器。输 送床：固体颗粒在设备内无明显界面；床层压力随流速增大而减小。沸腾床是流化床的一种，固体在流化床反应器内流动，流体和固体颗粒所 构成的床层犹如沸腾的液体。沸腾床反应器下部设有分布板，板上放固体颗 粒，流体自分布板下送入，当流体速度达到一定数值后，固体颗粒开始松动， 再增大流速就进入流化状态。反应器内一般设有挡板，换热器，及流体与固体 分离装置等内部部件。 沸腾床接触面大，传热传质效率高，时空产率高，但 返混严重。沸腾床因为固体处于运动状态，反应或传热效

10、果好，但动力消耗 大，而且在煤调湿中粉尘携带量大。移动床：移动床与固定床相似，不同的是固体颗粒自顶部连续加入，由底 部卸出。移动床离子交换树脂在交换器、再生器和清洗塔之间，周期性流动的 离子交换装置。移动床与固定固定床的差别在于反应过程中催化剂从反应器入 口向出口缓慢运动，新鲜催化剂（或再生好的催化剂）从反应器入口进入，失活 的催化剂从反应器出口移出，进行再生。催化剂运动速度较慢，没有达到流化 状态。如UOP与IFP连续重整工艺中的移动床反应器。区别：固定床可以处理高灰分，高灰熔点的煤，投资小，环保差气流床产量 最大，但对煤种有一定要求；硫化床现在压力加不上去，推广受限。这三种床最关键的就是设

11、计床体，现在在国内设计床体大多数是一种经验 估算和模拟实验，扩大到工业生产上往往存在很多缺点。它们的主要区别还得 看用途，物料的性质，既是物理过程还是化学反应过程。固定床和移动床比较 适合气一气、气一液和液一液反应，床层本身作为催化剂，优点是返混小，固 相带出少，分离简单。流化床的床型是设计中很重要的，与反应体系的匹配要 求比较高。此外，操作中的气速、带出量、与配套的旋风等分离设备设计比较 严格。流化床的传热和破汽泡、沟流措施也是研究比较多的。流化床需要注意 的是不能堵塞气体分布器，堵了很麻烦的。固定床、移动床和沸腾床的区分是依据向床层内通气量的大小而定的，随 着通气量的增加，一次是固定床、鼓泡床（沸腾床），湍动床，输送床。移动 床严格意义上属于流化床的范畴，是颗粒整理向下移动，床层高度不变，例