流動層反応器（FBR）は、固体粒状物質に流体（気体または液体）を高速で通過させ、固体を流体のように挙動させることで作動する。この流動化プロセスにより、熱伝達と化学反応が促進され、高速増殖炉は様々な産業用途で非常に効率的なものとなる。
4つのポイント
1.流動化プロセス
FBRでは、多くの場合触媒である固体材料は、最初はディストリビューターと呼ばれる多孔質板で支持されている。
このディストリビューターを通して流体が低速で導入されると、セットアップは充填床反応器のように振る舞い、固体は静止したままとなる。
しかし、流体速度が増加すると、最小流動化速度として知られる臨界点に達する。
この時点で、流体が及ぼす上向きの力が固体粒子の重量に等しくなり、浮力が生じて流動的になる。
この移行は流動化の開始を意味し、固体粒子は膨張し、反応器内をダイナミックに動き回るようになる。
2.流動化の利点
熱伝達の強化： 流動化状態は、固体粒子と流体間の優れた熱伝達を可能にし、これは温度を均一に保ち、反応器内のホットスポットを防止するために極めて重要である。
これは、温度制御が重要な発熱反応や吸熱反応において特に重要である。
接触面積の増加： 流動状態での固体粒子の動的な動きは、固体と流体の接触表面積を増加させ、化学反応の速度を高めます。
これは、触媒が固体状態にある触媒反応に有益です。
連続運転： FBRは連続運転が可能であり、反応物の連続的な導入と生成物の連続的な引き抜きが可能である。
この連続運転により、バッチプロセスに伴うスタートアップとシャットダウンの手順が不要となり、効率と生産性が向上する。
3.工業用途
高速増殖炉は、バイオマス転換、石油精製、化学製造など様々な産業で使用されている。
例えば、バイオマス転換では、高速増殖炉はバイオオイルの製造に使用される。
バイオマスは密度が低いため、安定性を与え、バイオマスの加熱を助けるために、砂のような不活性物質がしばしば使用される。
バブリング流動床反応器や循環流動床反応器など、さまざまなタイプの高速増殖炉は、反応の要件や固相と液相の特性に基づいて、特定の用途に合わせて調整される。
4.不活性ガスの役割
FBRの用途によっては、窒素のような不活性ガスが反応器の底部に導入される。
このガスは不活性雰囲気を維持し、不要な反応を防ぎ、固体粒子の流動化を助ける。
この設定は、燃焼や加水分解の防止が不可欠な熱分解のようなプロセスで特に有用です。
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