固定床、移動(dòng)床、流化床反應器，這三種反應器都是有固體顆粒床層的反應器，你分的清嗎？

首先，“床”指的是什么？

大量固體顆粒堆積在一起，便形成了具有一定高度的顆粒床層，這就是名稱(chēng)里的"床"。這些固體顆?？梢允欠磻?，也可以是催化劑。

如果這個(gè)顆粒床層是固定不動(dòng)的，就叫固定床。

如果這個(gè)顆粒床層是整體移動(dòng)的，固體顆粒自頂部連續加入，又從底部卸出，顆粒相互之間沒(méi)有相對運動(dòng)，而是以一個(gè)整體的狀態(tài)移動(dòng)，叫做移動(dòng)床。

當流體（氣體或液體）通過(guò)顆粒床層時(shí)，進(jìn)行反應。如果將流體通過(guò)床層的速度提高到一定數值，固體顆粒已經(jīng)不能維持不變的狀態(tài)，全部懸浮于流體之中，固體顆粒之間進(jìn)行的是無(wú)規則運動(dòng)，整個(gè)固體顆粒的床層，可以像流體一樣流動(dòng)，這即是流動(dòng)床。

下面，小七為大家詳細的介紹這三種反應器。

又稱(chēng)填充床反應器，內部裝填有固體催化劑或固體反應物，以實(shí)現多相反應。固體物通常呈顆粒狀，堆積成一定高度（或厚度）的床層，床層靜止不動(dòng)，流體通過(guò)床層進(jìn)行反應。

固定床反應器主要用于實(shí)現氣固相催化反應，如氨合成塔、二氧化硫接觸氧化器、烴類(lèi)蒸汽轉化爐等。用于氣固相或液固相非催化反應時(shí)，床層則填裝固體反應物。涓流床反應器也可歸屬于固定床反應器，氣、液相并流向下通過(guò)床層，呈氣液固相接觸。

• 催化劑機械磨損小。

• 床層內流體的流動(dòng)接近于平推流，與返混式的反應器相比，可用較少量的催化劑和較小的反應器容積來(lái)獲得較大的生產(chǎn)能力。

• 由于停留時(shí)間可以嚴格控制，溫度分布可以適當調節，因此特別有利于達到高的選擇性和轉化率。

• 可在高溫高壓下操作。

• 固定床中的傳熱較差。

• 催化劑的再生、更換均不方便， 催化劑的更換必須停產(chǎn)進(jìn)行。

• 不能使用細粒催化劑，但固定床反應器中的催化劑不限于顆粒狀，網(wǎng)狀催化劑早已應用于工業(yè)上。目前，蜂窩狀、纖維狀催化劑也已被廣泛使用。

固定床反應器的分類(lèi)

絕熱式固定床催化反應器在反應過(guò)程中，床層不與外界進(jìn)行熱量交換。

其最外層為隔熱材料層（耐火磚、礦渣棉、玻璃纖維等），常稱(chēng)作保溫層，作用是防止熱量的傳出或傳入，減少能量損失，維持一定的操作條件并起到安全防護的作用。

絕熱式反應器可分為單段絕熱式反應器和多段絕熱式反應器。

一般為高徑比不大的圓筒體，結構簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力大，但反應過(guò)程中溫度變化較大。

適合的反應：

• 反應熱效應較小的反應。

• 溫度對目的產(chǎn)物收率影響不大的反應。

• 雖然反應熱效應大，但單程轉化率較低的反應或者有大量惰性物料存在，使反應過(guò)程中溫升小的反應。

催化劑床層的溫度波動(dòng)較小，但結構比較復雜，催化劑裝卸困難。

多段絕熱反應器按段間換熱方式的不同可分為三類(lèi)：

• 間接換熱式

• 原料氣冷激式

• 非原料氣冷激式

當反應熱效應較大時(shí)，為了維持適宜的溫度條件，必須利用換熱介質(zhì)來(lái)移走或供給熱量。

換熱式固定床反應器的特點(diǎn)：在催化劑床層進(jìn)行化學(xué)反應的同時(shí)，床層還通過(guò)器壁與外界進(jìn)行熱交換，可分為對外換熱式和自身?yè)Q熱式。

以各種載熱體為換熱介質(zhì)，稱(chēng)為對外換熱式。

通常在管內充填催化劑，反應氣體自上而下通過(guò)催化劑床層進(jìn)行反應，管間通載熱體 (在用高壓水或用高壓蒸汽作熱載體時(shí)，則把催化劑放在管間，而使管內走高壓流體)。 

以原料氣為換熱介質(zhì)，利用反應后的高溫氣體預熱原料，使其達到反應溫度，本身得到冷卻，即反應前后的物料在床層中自己進(jìn)行換熱稱(chēng)作自熱式反應器。

分為軸向反應器與徑向反應器。

下圖第一個(gè)為軸向絕熱式固定床反應器，后兩個(gè)為徑向絕熱式固定床反應器。

軸向反應器結構比較簡(jiǎn)單，催化劑均勻的堆置于床內物料自上而下流過(guò)床層進(jìn)行反應。

徑向反應器的結構比軸向的復雜，催化劑裝載于兩個(gè)同心圓構成的環(huán)隙中，流體沿徑向流過(guò)床層，可采用離心流動(dòng)或向心流動(dòng)。這種類(lèi)型的反應器流體流過(guò)的距離較短，流道截面積較大，床層阻力降較小。

是用以實(shí)現氣固相反應過(guò)程或液固相反應過(guò)程的反應器。在反應器頂部連續加入顆粒狀或塊狀固體反應物或催化劑，隨著(zhù)反應的進(jìn)行，固體物料逐漸下移，最后自底部連續卸出。流體則自下而上（或自上而下）通過(guò)固體床層，以進(jìn)行反應。

• 固體和流體的停留時(shí)間可以在較大范圍內改變。

• 返混較?。ㄅc固定床反應器相近）。

• 對固體物料性狀以中等速度變化的反應過(guò)程也能適用。

• 控制固體顆粒的均勻下移比較困難。

當流體通過(guò)床層的速度逐漸提高到某值時(shí)，顆粒出現松動(dòng)，顆粒間空隙增大，床層體積出現膨脹。如果再進(jìn)一步提高流體速度，床層將不能維持固定狀態(tài)。此時(shí)，顆粒全部懸浮與流體中，顯示出相當不規則的運動(dòng)。隨著(zhù)流速的提高，顆粒的運動(dòng)愈加劇烈，床層的膨脹也隨之增大，但是顆粒仍逗留在床層內而不被流體帶出。床層的這種狀態(tài)和液體相似稱(chēng)為流化床。

流化床反應器是利用氣體或液體通過(guò)顆粒狀固體層而使固體顆粒處于懸浮運動(dòng)狀態(tài)，并進(jìn)行氣固相反應過(guò)程或液固相反應過(guò)程的反應器。

沸騰床是流化床的一種，固體在流化床反應器內流動(dòng)，流體和固體顆粒所構成的床層猶如沸騰的液體。沸騰床反應器下部設有分布板，板上放固體顆粒，流體自分布板下送入，當流體速度達到一定數值后，固體顆粒開(kāi)始松動(dòng)，再增大流速就進(jìn)入流化狀態(tài)。反應器內一般設有擋板，換熱器，及流體與固體分離裝置等內部部件。沸騰床接觸面大，傳熱傳質(zhì)效率高，時(shí)空產(chǎn)率高，但返混嚴重。沸騰床因為固體處于運動(dòng)狀態(tài),反應或傳熱效果好,但動(dòng)力消耗大,而且在煤調濕中粉塵攜帶量大。

• 由于可采用細粉顆粒，并在懸浮狀態(tài)下與流體接觸，流固相界面積大（可高達 3280~16400m2/m3），有利于非均相反應的進(jìn)行，提高了催化劑的利用率。 

• 由于顆粒在床內混合激烈，使顆粒在全床內的溫度和濃度均勻一致，床層與內浸換熱表面間的傳熱系數很高[200～400W/（m2?K）]，全床熱容量大，熱穩定性高，這些都有利于強放熱反應的等溫操作。 

• 流化床內的顆粒群有類(lèi)似流體的性質(zhì)，可以大量地從裝置中移出、引入，并可以在兩個(gè)流化床之間大量循環(huán)。這使得一些反應—再生、吸熱—放熱、正反應—逆反應等反應耦合過(guò)程和反應—分離耦合過(guò)程得以實(shí)現。使得易失活催化劑能在工程中使用。 

• 流態(tài)化操作總的經(jīng)濟效果是有利的，特別是傳熱和傳質(zhì)速率快、床層溫度均勻、操作穩定的突出優(yōu)點(diǎn)，對于熱效應很大的大規模生產(chǎn)過(guò)程特別有利。 

  
  

• 氣體流動(dòng)狀態(tài)與活塞流偏離較大，氣流與床層顆粒發(fā)生返混，以致在床層軸向沒(méi)有溫度差及濃度差。加之氣體可能成大氣泡狀態(tài)通過(guò)床層，使氣固接觸不良， 使反應的轉化率降低。因此流化床一般達不到固定床的轉化率。  

• 催化劑顆粒間相互劇烈碰撞，造成催化劑的損失和除塵的困難。由于固體顆粒的磨蝕作用，管子和容器的磨損嚴重。