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流化床反应器技术进展

杨超杰摘要：近代流态化技术的工业应用则以煤的气化和石油的催化裂化为代表。当前流化床反应器的理论研究主要集中于流化床内由不同尺度的颗粒、液滴、气泡、聚团的时空不均匀分布所形成的不均匀结构的预测与优化调控理论与方法的研究，不均匀结构与传递和反应的关系理论的研究以及流态化床的计算机模拟与放大研究。当前流化床反应器技术的工业应用范围已涵盖化工、冶金、能源、材料、制药、食品、环境等领域。

关键词：流化床反应器流态化技术应用

Technicalprogressoffluidized-bedreactor

Abstract:CoalgasificationandcatalyticcrackingofpetroleumarerepresentativesofrecentindustrialapplicationsoffluidizationCurrenttheoreticalstudiesoffluidizedbedreactortechnologiesarefocusedonquantitativepredictionandoptimumcontrol，involvingmulti—scaleheterogeneousstructuresconsistingofgasbubbles，particleagglomerates，andliquiddropsdistributedinsizeandinconcentration；modelingforpredictingrelationshipsbetweenheterogeneousstructureandtransportofmomentum，heat，mass，aswellaschemicalreactions；andcomputersimulationforthepredictionandoptimizationofprocessoperationandscale—upforfluidizedbedreactortechnologiesintheprocessindustries，suchaschemicals，metallurgy，energy，newmaterials,pharmacy,foodstuff,andenvironment.

Keywords:Fluidized-bedreactor;fluidization;technologies;application

引言

流化床反应器是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[1]，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[2-4]；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[5]。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。流态化自1942年随同催化裂化在工业上获得巨大成功开始，便进入其他许多领域，如固体燃料的燃烧、煤的气化与焦化及化工生产中的气固相催化反应、物料干燥、加热与冷却、吸附和浸取、固体物料的输送等领域[6-7]。

1流化床反应器基础[8]

1.1流化床反应器的分类

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。

1.2流化床反应器的结构

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[9-10]。

1.3流化床反应器的优点

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；③便于进行催化剂的连续再生和循环操作，适于催化剂失活速率高的过程的进行，石油馏分催化流化床裂化的迅速发展就是这一方面的典型例子。然而，由于流态化技术的固有特性以及流化过程影响因素的多样性，对于反应器来说，流化床又存在粉明显

德国的Reh先后开发了将氢氧化铝煅烧成氧化铝的循环流态化工艺；煅