氢能，作为一种清洁、高效、安全、可持续的能源，被视为本世纪最具发展潜力的清洁能源。目前世界上90％以上的氢气都是通过大规模固定床天然气水蒸汽重整和部分氧化的方式产生，然而随着氢燃料电池在各种分布式能源系统中的大量应用，对高纯度的，廉价的分布式氢源的需求日益增加。在小型制氢反应器的研发中，流化床钯膜制氢方式由于其诸多的优点逐渐受到人们的关注。解东来老师在2006年提出了一种膜组件呈环形放射状排列的流化床膜反应器。为研究该概念设计的可行性，搭建了流化床膜反应器的冷态模型，对床层内气体的流动以及热量的传递情况研究，并对催化剂的机械性能进行测试，为实际反应器的研发提供理论指导。　　 论文主要包含以下几个方面的内容：　　 1．流化床冷态模型的设计计算。根据冷态模型设计要求，对一些基本流化参数进行了计算，确定气固相分别为空气和FCC催化剂，搭建了实际反应器的冷态模型，该冷态模型与实际反应器按1：1的结构设计，呈环形放射状。　　 2．含密集内衬物流化床气体流动特性研究。在冷态模型中膜组件上部引入示踪气体氦气模拟在反应器中引入空气实现自热反应，并设计了一种新型的混合气体实时检测系统，通过检测床层中氦气的浓度分布，研究了含密集内衬物的流化床内气固的流动及混合特性。实验结果表明，在使用单/多分布器时，氦气除了在上，下两个方向的流动，还有在同一截面上的水平流动，所以氦气浓度降低的很快，离氦气分布器越远，氦气浓度越低，同时随着流速的增大，气泡数量的增多降低了床层内氦气的浓度。相对于单分布器的形式，在采用多分布器的情况下，氦气比较均匀地分布在冷态模型中，氦气浓度与平均浓度的的比值要明显的低很多。所以相对来说，使用氦气多分布器，气相保持在较高流速，有利于减少氦气的回流。设计该类反应器时，也可以根据实验结果，选择合适的氦气浓度曲线来模拟空气注入对下部的重整反应及膜分离过程的影响。　　 3．含密集内衬物的流化床内的传热特性研究。模拟内部供热和壁面供热两种供热方式，在冷态模型内设计安装两种不同形式的加热管。结果表明：使用两种不同的供热方式时，横向上床层均存在一定的温差，靠近内管，床层的温度较高，纵向上随着与发热管距离的增加，温度下降明显；增大气体的流速，可以提高热量径向和纵向的传递，减小床层的温差，因此实际反应时应考虑在较高流速下进行。在两块膜组件的结合区域，上下存在较大的温差，这是因为两组内衬物的空缺地带，阻止了内循环过程中，床层上部被加热的固体颗粒的回流，影响了床层的温度均匀性，实际反应器设计，应尽量避免上下膜组件区域之间存在较大的空隙。　　 4．催化剂机械性能测试。搭建了小型的冷态模型装置，对流化床所用催化剂的机械性能进行了测试。结果表明催化剂经250h流化后，180-300目的粒径的质量分数有明显增加，但大于350目的细粉质量分数基本不变。随流化时间的增加，催化剂的平均粒径逐渐变小，在超过120h后，催化剂平均粒径已基本趋于稳定，约为0．0685mm。