流化床反应器

       这类反应器能用于有固体和流体（通常是气体）参与的反应。最早的并为大家所熟知的例子是催化裂化炉，其中的固体是使烃类蒸气裂化所用的催化剂。类似的催化过程，已被应用于的空气氧化以制取邻苯二甲酸酐。

       固体实际上和气体进行反应的例子，有氧化铀和氟化氢的反应，以生产氟化铀；反应

H2                HF

UO3  →   UO2  →   UF4

是在流化床反应器中进行的。

       在所有这种反应器中，细颗粒状的固体物料被装填在一垂直的圆筒形容器内，气流向上通过颗粒层，以足够大的流速使颗粒浮起，但流速又不能太大，以防止流化相自由界面上的颗粒被气流所夹带，而致颗粒不能沉降返回流化相内。在流化床操作中，颗粒床层显现出沸腾状态，并可看到向上流动的气泡，在床层上部表面破裂。

       颗粒快速运动的结果，使床层温度非常均匀，因而避免了在固定床管式反应器中可能出现的热点。这对可以按绝热地进行的反应来说，往往是很大的优点，这类反应本身的温度取决于反应热。如果为了保持温度低于某规定值而必需移走热量时，可采用流化床，这是因为，事实上在流化床中用冷却管移走热量，要比在固定床中容易得多；但必须注意，传热表面的设置应不致影响流化作用的效率。这类反应器的缺点是固体的磨损所造成的催化剂损失，以及逸出气流中的粉尘问题等等。

       有些用其他方法也许不可能实现连续操作的反应，在采用流化操作后就能够实现，如催化裂化即是一例，在这个特定反应中，伴随有碳在催化剂表面上的沉积。在流化条件下，固相犹如液体一样，可连续地从反应器中排出（图4），并连续地进入流化再生器，在再生器的空气流中把积碳烧去，随后催化剂又返回裂解炉。更一般地说，催化剂连续地再生并循环使用，就为实现完全的连续操作取得了合理的解决。这时，系统在操作时，对催化剂来说就如同反应物一样，也成为连续进行的，所以，其结果就不需要像固定床生产那样，在更换或再生催化剂时，必须使反应器停着。

       由于流体流动的复杂性，从理论上探讨流化反应器是困难的。以气体流化床来说，大部分气体可能是以气泡形式通过床层的，因为反应仅发生于固体颗粒的表面上，所以，这些气泡通过床层时，就起到了一种短路气流的作用。而气体反应物则依靠扩散和对流作用，从气泡相移向颗粒相（有一种对流流动，穿过没有“表皮”的气泡）。反应、扩散和对流间的相对重要性，取决于流体力学状况，而这些问题迄今尚未弄清。

       流化床反应器要从实验室试验比倒放大，特别困难。因为，小直径低床层内气泡的作用，与大直径高床层内气泡的作用迥然不同，例如在小直径管内可能会发生腾涌，而在高床层中气泡的汇合作用可能就会更显著。

       还有多种不同型式的反应器，已被应用于特殊的场合。现对其中四种作一简单介绍。