流化床,固定床

固定床当气体以较低速度自下而上通过均匀固体颗粒床层时，气体只在静止不动的固体颗粒空隙中穿过，固体颗粒床层的高度基本上维持不变，这样的床层称为固定床。

随着气体流速增大，固体颗粒床层开始松动，固体颗粒的相对位置也在一定区域内调整，床层高度略有增加；如果气体流速继续增大，固体颗粒则完全悬浮在向上流动的气体中，并进行相当不规则的运动；气体流速进一步增大，床层高度将随之增加，固体颗粒的运动更为激烈，但仍停留在床层中，而不被气流所带出，这样的床层称为流化床。

当气体流速继续增大，流化床的上界面消失，固体颗粒分散悬浮在气体中并被气流夹带而离开床层，这样的床层称为气流床，此时，气体通过固体颗粒床层的压力降随气体空塔速度的增大而急剧减小，甚至固体颗粒被气体全部带出。

根据上述原理，形成3种制气技术，即固定床气化、流化床气化和气流床气化。

固定床气化技术的特点是原料煤预处理相对简单，气化炉出口粗煤气组成中甲烷、酚、焦油等杂质含量较高，冷煤气效率高，适合于煤制天然气。

其主要特点如下：1、粒度分布：5-50mm之间，大于50mm和小于5mm的应小于5%。

2、灰熔点高于120度。

灰和水的总和小于50%。

适合高水分、高灰分含量的低阶煤。

适应高灰、高水、高灰熔融性温度的煤。

3、煤要有一定的热强度和机械强度。

4、煤气中含体积分数10％左右的甲烷比较适合煤制天然气项目，投资也相对较低。

这也是国内多数煤制天然气项目选择鲁奇炉的原因。

5、毎产生1000NM3的甲烷，要产生1.7吨难处理的含酚废水。

其不足之处是：使用块煤、煤气水量大、副产品量少时难以加工利用。

采用加压固定床气化炉的缺点是：1）要使用块煤（粒度煤）、价格高；2）煤的粘结性不能太强（可应用煤种受到限制）；3）气化强度较低（单炉产气量有限、需使用很多台炉）；4）在气化年轻煤种时，焦油产量较大（烟煤，约4～6％；褐煤，约5～8％）；5）碳转化率较低，冷煤气效率低；（灰渣中含碳高）6）蒸汽分解率低（～40％），消耗量大，未分解蒸汽冷凝后造成废水量大；7）环保方面的潜在问题（焦油和水处理）；8）需要设置流程复杂的焦油处理、循环水处理系统；目前国内有些使用鲁奇炉的项目通过环评，我们认为审查者不应只看纸面上的方案，一定要看实际运行效果优点是：气化年轻煤种时，合成气中甲烷含量较高，变换、甲烷化负荷较低。

固定床、移动床、流化床反应器，这三种反应器被誉为是工业生产中不可或缺的重要设备。

它们虽然都是制造工业生产中的设备，但它们各有所长，各有其优缺点。

一、首先，“床”指的是什么？大量固体颗粒堆积在一起，便形成了具有一定高度的颗粒床层，这就是名称里的"床"。

这些固体颗粒可以是反应物，也可以是催化剂。

二、如何区分固定床、移动床、流化床反应器如果这个颗粒床层是固定不动的，就叫固定床。

如果这个颗粒床层是整体移动的，固体颗粒自顶部连续加入，又从底部卸出，颗粒相互之间没有相对运动，而是以一个整体的状态移动，叫做移动床。

当流体（气体或液体）通过颗粒床层时，进行反应。

如果将流体通过床层的速度提高到一定数值，固体颗粒已经不能维持不变的状态，全部悬浮于流体之中，固体颗粒之间进行的是无规则运动，整个固体颗粒的床层，可以像流体一样流动，这即是流动床。

下面，小七为大家详细的介绍这三种反应器。

三、固定床反应器又称填充床反应器，内部装填有固体催化剂或固体反应物，以实现多相反应。

固体物通常呈颗粒状，堆积成一定高度（或厚度）的床层，床层静止不动，流体通过床层进行反应。

固定床反应器主要用于实现气固相催化反应，如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器、烃类蒸汽转化炉等。

用于气固相或液固相非催化反应时，床层则填装固体反应物。

涓流床反应器也可归属于固定床反应器，气、液相并流向下通过床层，呈气液固相接触。

1、优点•催化剂机械磨损小。

•床层内流体的流动接近于平推流，与返混式的反应器相比，可用较少量的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力。

•由于停留时间可以严格控制，温度分布可以适当调节，因此特别有利于达到高的选择性和转化率。

•可在高温高压下操作。

2、缺点•固定床中的传热较差。

•催化剂的再生、更换均不方便，催化剂的更换必须停产进行。

•不能使用细粒催化剂，但固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状，网状催化剂早已应用于工业上。

目前，蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。

四种反应器形式比较一、固定床反应器（一）概念凡是流体通过不动的固体物料形成的床层面进行反应的设备都称为固定床反应器。

而其中尤以利用气态的反应物料，通过由固体催化剂所构成的床层进行反应的气固相催化反应器在化工生产中应用最为广泛。

例如石油炼制工业中的加氢裂化、歧化、异构化、加氢精制等；无机化学工业中的合成氨、硫酸、天然气转化等；有机化学工业中的乙烯氧化制环氧乙烷、乙烯水合制乙醇、乙苯脱氧制苯乙烯、苯加氢制环己烷等。

（二）特点结构简单、操作稳定、便于控制、易实现大型化和连续化生产等优点，是现代化工和反应中应用很广泛的反应器。

1、优点主要表现在以下几个方面：1）在生产操作中，除床层极薄和气体流速很低的特殊情况外，床层内气体的流动皆可看成是理想置换流动，因此在化学反应速度较快，在完成同样生产能力时，所需要的催化剂用量和反应器体积较小。

2）气体停留时间可以严格控制，温度分布可以调节，因而有利于提高化学反应的转化率和选择性。

3）催化剂不易磨损，可以较长时间连续使用。

4）适宜于高温高压条件下操作。

2、由于固体催化剂在床层中静止不动，相应地产生一些缺点：1）催化剂载体往往导热性不良，气体流速受压降限制又不能太大，导致床层中传热性能较差，也给温度控制带来困难。

对于放热反应，在换热式反应器的入口处，因为反应物浓度较高，反应速度较快，放出的热量往往来不及移走，而使物料温度升高，这又促使反应以更快的速度进行，放出更多的热量，物料温度继续升高，直到反应物浓度降低，反应速度减慢，传热速度超过了反应速度时，温度才逐渐下降。

所以在放热反应时，通常在换热式反应器的轴向存在一个最高的温度点，称为“热点”。

如设计或操作不当，则在强放热反应时，床内热点温度会超过工艺允许的最高温度，甚至失去控制而出现“飞温”。

此时，对反应的选择性、催化剂的活性和寿命、设备的强度等均极不利。

2）不能使用细粒催化剂，否则流体阻力增大，破坏了正常操作，所以催化剂的活性内表面得不到充分利用。

固定床：当气体以较小的速度流过固定床时，流动气体的上升阻力不致使颗粒的运动状态发生变化，床高维持不变；床层压降随流速对数增大而增大。

流化床：固体颗粒可以像水等液体一样在设备内有明显的界面，即使设备倾斜，界面仍会保持水平；床层压降不随流速变化（基本不变）。

输送床：固体颗粒在设备内无明显界面；床层压力随流速增大而减小。

流化床和沸腾床可能只是叫法上不同。

流化床，也就是沸腾床，接触面大，传热传质效率高，时空产率高，但返混严重。

需要注意的是不能堵塞气体分布器，堵了很麻烦的。

固定床和移动床比较适合气－气、气－液和液－液反应，床层本身作为[wiki]催化剂[/wiki]，优点是返混小，固相带出少，分离简单。

流化床的床型是设计中很重要的，与反应体系的匹配要求比较高。

此外，操作中的气速、带出量、与配套的旋风等分离设备设计比较严格。

流化床的传热和破汽泡、沟流措施也是研究比较多的。

固定床反应器是一种被广泛采用的多相催化反应器,反应器内填充有固定不动的固体颗粒,可以是固体催化剂也可以是固体反应物.例如管式固定床反应器,管内装催化剂,管内装催化剂,反应物料自上而下通过床层,管间为载热体与管内反应物进行换热,以维持所需的温度条件.此外,固定床反应器也可用于气固及液固非催化反应.沸腾床是流化床的一种,固体在流化床反应器内流动,流体和固体颗粒所构成的床层犹如沸腾的液体. 沸腾床反应器下部设有分布板,板上放固体颗粒,流体自分布板下送入,当流体速度达到一定数值后,固体颗粒开始松动,再增大流速就进入流化状态.反应器内一般设有挡板,换热器,及流体与固体分离装置等内部部件.移动床与固定床相似,不同的是固体颗粒自顶部连续加入,由底部卸出.沸腾床因为固体处于运动状态,反应或传热效果好,但动力消耗大,而且在煤调湿中粉尘携带量大.固定床：固定床反应器又称填充床反应器，装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。

固体物通常呈颗粒状，粒径2～15mm左右,堆积成一定高度（或厚度）的床层。

固定床反应器1.概述凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器，其中尤以用气态的反应物料通过由固体催化剂所构成的床层进行反应的气-固相催化反应器占最主要的地位。

如炼油工业中的催化重整，异构化，基本化学工业中的氨合成、天然气转化，石油化工中的乙烯氧化制环氧乙烷、乙苯脱氢制苯乙烯等等。

此外还有不少非催化的气—固相反应，如水煤气的生产，氮与电石反应生成石灰氮(CaCN2) 以及许多矿物的焙烧等，也都采用固定床反应器。

2.固定床反应器优点1)固定床中催化剂不易磨损；2)床层内流体的流动接近于平推流，与返混式的反应器相比，可用较少量的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力。

3)由于停留时间可以严格控制，温度分布可以适当调节，因此特别有利于达到高的选择性和转化率，在大生产中尤为重要。

3.固定床反应器缺点1)固定床中的传热较差；2)催化剂的更换必须停产进行。

4.类型固定床反应器形式多种多样，按床层与外界的传热方式分类，可有以下几类：●绝热式固定床反应器●多段绝热式固定床反应器●列管式固定床反应器，●自热式反应器。

（1）绝热式固定床反应器下图是绝热式固定床反应器的示意图。

它的结构简单，催化剂均匀堆置于床内，床内没有换热装置，预热到一定温度的反应物料流过床层进行反应就可以了。

典型的例子是乙苯脱氢制苯乙烯。

反应需供热140kJ／mol，是靠加入高温(710℃)水蒸汽来供应的(乙苯:水蒸汽=1: 2.6(质量))，混合后在630℃入床，离床时降到565℃。

在此，水蒸汽的作用是：a) 可以带入大量的显热；b) 起稀释作用，使反应的平衡向有利于生成苯乙烯的方向移动，提高单程转化率；c) 使催化剂可能产生的结炭随时得到清除，从而保持反应器长期连续运转。

（2）多段绝热式固定床反应器热效应大，常把催化剂床层分成几段(层)，段间采用间接冷却或原料气（或惰性组分）冷激，以控制反应温度在一定的范围内 。

固定床、‎气流床、流‎化床的具体‎区别‎‎请高手介‎绍固定床、‎气流床、流‎化床的具体‎区别-‎1，是按照‎什么方式分‎的？2，‎各自有什么‎区别？3‎，各适用于‎什么流程？‎4，有没‎有什么更好‎的发展方向‎？5，t‎h anks‎！‎基本代‎表了三代煤‎气化技术。

‎固定床就是‎床层基本不‎动或者说缓‎慢向下移动‎，一般经历‎四个不同阶‎段，用蒸汽‎、空气（或‎富氧造气）‎，采用块煤‎，气化温度‎较低，生产‎负荷小，煤‎气成分复杂‎，含焦油酚‎等，废水处‎理较难。

‎流化床相对‎固定床来说‎，气化剂流‎速更快，将‎床层吹起，‎不断上下浮‎动，象水沸‎腾一样。

属‎第二代煤气‎化技术，现‎在锅炉用的‎比较多，部‎分制气也有‎用的如温克‎勒。

气化‎床采用纯氧‎作气化剂，‎气流速度更‎快，煤粉或‎煤浆为原料‎，被喷头雾‎化，瞬间经‎历干馏、燃‎烧、还原等‎几个阶段，‎煤颗粒在被‎气化的过程‎中随气体一‎起流动，因‎此称气流床‎。

生产能力‎更大，气化‎效率高，目‎前新上项目‎大多采用气‎流床。

‎固定床‎气化是块煤‎从炉顶加入‎，自上而下‎经历干燥、‎干馏、还原‎、氧化和灰‎渣层，灰渣‎最终经灰箱‎排出炉外；‎气化剂自下‎而上经灰渣‎层预热后进‎入氧化层和‎还原层，生‎成的煤气显‎热用于煤的‎干馏和干燥‎。

流化床气‎化是气化剂‎由炉下部吹‎入，使细粒‎煤（﹤6m‎m）在炉内‎呈并逆流反‎应，气化剂‎通过煤粉层‎，使燃料处‎于悬浮状态‎，固体颗粒‎的运动如沸‎腾的液体一‎样，也称沸‎腾床气化炉‎。

气流床气‎化是原料煤‎（煤粉或水‎煤浆）由气‎化剂夹带入‎炉，进行并‎流式燃烧和‎气化反应。

‎受气化空间‎的限制，反‎应时间很短‎（1～10‎s），为了‎弥补反应时‎间短的缺陷‎，要求入炉‎煤粉粒度很‎细，以保证‎有足够的反‎应面积。

并‎流气化气固‎相相对速度‎低，气化反‎应是朝着反‎应物浓度低‎的方向进行‎，为增大反‎应推动力，‎提高反应速‎度，必须提‎高反应温度‎（火焰中心‎温度在20‎00℃以上‎）和反应压‎力，所以采‎用液态排渣‎是并流气化‎的必然结果‎。

生物接触氧化法固定床与流化床比较
1、固定床一般用弹性填料，半软性填料，比表面积只有100-180m3/m2；流化床用立体柱状空心填料，比表面积可达到1000 m3/m2。

2、固定床填料更换麻烦，需更换支架，要固定安装；流化床填料更换简单，只需从柱修孔加入即可。

3、固定床填料寿命一般只有2-3年；流化床立体柱状空心填料寿命在10年以上。

4、固定床填料生物相单一，水力停留时间长；流化床填料集硝化与反硝化于一体，生物相集中，处理效率高，水力停留时间短。

5、固定床设备体积大，占地多，投资高；流化床设备体积小，占地少，投资省。

6、陶粒每二年增加10%，生物炭每二年增加5%。

7、系统剩余污泥一般为3-6个月抽吸一次，具体时间根据实际定。

江苏鹏鹞集团有限公司
吴彩莉
2002年1月31日
北京西二旗创业者家园污水排放标准
江苏鹏鹞集团有限公司
吴彩莉
2002年1月31日。