流化床反应器fluidized bed reactor
一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态,并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器。在用于气固系统时,又称沸腾床反应器。
流化床反应器在现代工业中的早期应用为20世纪20年代出现的粉煤气化的温克勒炉(见煤气化炉);但现代流化反应技术的开拓,是以40年代石油催化裂化为代表的。目前,流化床反应器已在化工、石油、冶金、核工业等部门得到广泛应用。
分类 按流化床反应器的应用可分为两类:一类的加工对象主要是固体,如矿石的
焙烧,称为固相加工过程;另一类的加工对象主要是流体,如石油催化裂化、酶反应过程等催化反应过程,称为流体相加工过程。
流化床反应器的结构有两种形式:①有固体物料连续进料和出料装置,用于固相加工过程或催化剂迅速失活的流体相加工过程。例如催化裂化过程,催化剂在几分钟内即显著失活,须用上述装置不断予以分离后进行再生。②无固体物料连续进料和出料装置,用于固体颗粒性状在相当长时间(如半年或一年)内,不发生明显变化的反应过程。
特性 与固定床反应器相比,流化床反应器的优点是:①可以实现固体物料的连续输入和输出;②流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能,床层内部温度均匀,而且易于控制,特别适用于强
放热反应。但另一方面,由于返混严重,可对反应器的效率和反应的选择性带来一定影响。再加上气固流化床中气泡的存在使得气固接触变差,导致气体反应得不完全。因此,通常不宜用于要求单程转化率很高的反应。此外,固体颗粒的磨损和气流中的粉尘夹带,也使流化床的应用受到一定限制。为了限制返混,可采用多层流化床或在床内设置内部构件。这样便可在床内建立起一定的浓度差或温度差。此外,由于气体得到再分布,气固间的接触亦可有所改善
近年来,细颗粒和高气速的湍流流化床及高速流化床均已有工业应用。在气速高于颗粒夹带速度的条件下,通过固体的循环以维持床层,由于强化了气固两相间的接触,特别有利于相际传质阻力居重要地位的情况。但另一方面由于大量的固体颗粒被气体夹带而出,需要进行分离并再循环返回床层,因此,对气固分离的要求也就很高了。(见流态化、流态化设备)
' 流动床是离子交换软化水处理设备的一种构造和运动方式,为完全连续式软化处理设备。一般分压力式和重力式两种类型:①重力式。由交换塔和和再生清洗塔组成,原水从交换塔顶进入,在下落过程中与下落的树脂接触反应,得到软化处理的软水由塔顶流出。再生后的树脂又交换塔顶进入,在下落过程中进行交换处理并逐渐饱和失效落入交换塔底部,之后利用水射器不断吸并输送到再生清洗塔进行再生,如此不断循环进行。②压力式。主要由交换塔和再生清洗塔组成,交换它的内分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ室,树脂逐层靠水射器输送下落。再生好的树脂用水射器送入塔顶,原水从交换塔底部进入,逐次通过Ⅲ室、Ⅱ室、Ⅰ时,即成软水,由塔顶排出。每室中
内水与树脂为同向流,而室之间则为逆向流。每室中树脂的交换能力可得到最大利用。水与树脂均靠压力输送。这种连续式离子交换高树脂可保证生产连续进行,树脂可边失效边再生,并可提高树脂层使用的均匀性,但仍存在适应能力差、树脂磨损大、自动化程度要求高、管理复杂等问题。