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流化床反應(yīng)器

       這類反應(yīng)器能用于有固體和流體（通常是氣體）參與的反應(yīng)。最早的并為大家所熟知的例子是催化裂化爐，其中的固體是使烴類蒸氣裂化所用的催化劑。類似的催化過(guò)程，已被應(yīng)用于的空氣氧化以制取鄰苯二甲酸酐。

       固體實(shí)際上和氣體進(jìn)行反應(yīng)的例子，有氧化鈾和氟化氫的反應(yīng)，以生產(chǎn)氟化鈾；反應(yīng)

H2                HF

UO3  →   UO2  →   UF4

是在流化床反應(yīng)器中進(jìn)行的。

       在所有這種反應(yīng)器中，細(xì)顆粒狀的固體物料被裝填在一垂直的圓筒形容器內(nèi)，氣流向上通過(guò)顆粒層，以足夠大的流速使顆粒浮起，但流速又不能太大，以防止流化相自由界面上的顆粒被氣流所夾帶，而致顆粒不能沉降返回流化相內(nèi)。在流化床操作中，顆粒床層顯現(xiàn)出沸騰狀態(tài)，并可看到向上流動(dòng)的氣泡，在床層上部表面破裂。

       顆?？焖龠\(yùn)動(dòng)的結(jié)果，使床層溫度非常均勻，因而避免了在固定床管式反應(yīng)器中可能出現(xiàn)的熱點(diǎn)。這對(duì)可以按絕熱地進(jìn)行的反應(yīng)來(lái)說(shuō)，往往是很大的優(yōu)點(diǎn)，這類反應(yīng)本身的溫度取決于反應(yīng)熱。如果為了保持溫度低于某規(guī)定值而必需移走熱量時(shí)，可采用流化床，這是因?yàn)?，事?shí)上在流化床中用冷卻管移走熱量，要比在固定床中容易得多；但必須注意，傳熱表面的設(shè)置應(yīng)不致影響流化作用的效率。這類反應(yīng)器的缺點(diǎn)是固體的磨損所造成的催化劑損失，以及逸出氣流中的粉塵問(wèn)題等等。

       有些用其他方法也許不可能實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作的反應(yīng)，在采用流化操作后就能夠?qū)崿F(xiàn)，如催化裂化即是一例，在這個(gè)特定反應(yīng)中，伴隨有碳在催化劑表面上的沉積。在流化條件下，固相猶如液體一樣，可連續(xù)地從反應(yīng)器中排出（圖4），并連續(xù)地進(jìn)入流化再生器，在再生器的空氣流中把積碳燒去，隨后催化劑又返回裂解爐。更一般地說(shuō)，催化劑連續(xù)地再生并循環(huán)使用，就為實(shí)現(xiàn)完全的連續(xù)操作取得了合理的解決。這時(shí)，系統(tǒng)在操作時(shí)，對(duì)催化劑來(lái)說(shuō)就如同反應(yīng)物一樣，也成為連續(xù)進(jìn)行的，所以，其結(jié)果就不需要像固定床生產(chǎn)那樣，在更換或再生催化劑時(shí)，必須使反應(yīng)器停著。

       由于流體流動(dòng)的復(fù)雜性，從理論上探討流化反應(yīng)器是困難的。以氣體流化床來(lái)說(shuō)，大部分氣體可能是以氣泡形式通過(guò)床層的，因?yàn)榉磻?yīng)僅發(fā)生于固體顆粒的表面上，所以，這些氣泡通過(guò)床層時(shí)，就起到了一種短路氣流的作用。而氣體反應(yīng)物則依靠擴(kuò)散和對(duì)流作用，從氣泡相移向顆粒相（有一種對(duì)流流動(dòng)，穿過(guò)沒(méi)有“表皮”的氣泡）。反應(yīng)、擴(kuò)散和對(duì)流間的相對(duì)重要性，取決于流體力學(xué)狀況，而這些問(wèn)題迄今尚未弄清。

       流化床反應(yīng)器要從實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)比倒放大，特別困難。因?yàn)?，小直徑低床層?nèi)氣泡的作用，與大直徑高床層內(nèi)氣泡的作用迥然不同，例如在小直徑管內(nèi)可能會(huì)發(fā)生騰涌，而在高床層中氣泡的匯合作用可能就會(huì)更顯著。

       還有多種不同型式的反應(yīng)器，已被應(yīng)用于特殊的場(chǎng)合。現(xiàn)對(duì)其中四種作一簡(jiǎn)單介紹。