固定床反应器

指在反应器内装填颗粒状固体催化剂或固体反应物,形成一定高度的堆积床层,气体或液体物料通过颗粒间隙流过静止固定床层的同时,实现非均相反应过程。这类反应器的特点是充填在设备内的固体颗粒固定不动,有别于固体物料在设备内发生运动的移动床和流化床,又称填充床反应器。固定床反应器用于气-固相反应和液-固相反应过程,例如,合成氨工业中的固定半水煤气发生炉,水处理中的固定床离子交换柱等。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。

分类

固定床反应器有三种基本形式:①轴向绝热式固定床反应器。流体沿轴向自上而经床层,床层同外界无热交换。②径向绝热式固定床反应器。流体沿径向流过床层,可采用离心流动或向心流动,床层同外界无热交换。径向反应器与轴向反应器相比,流体流动的距离较短,流道截面积较大,流体的压力降较小。但径向反应器的结构较轴向反应器复杂。以上两种形式都属绝热反应器,适用于反应热效应不大,或反应系统能承受绝热条件下由反应热效应引起的温度变化的场合。③列管式固定床反应器由多根反应管并联构成。管内或管间布置催化剂,载热体流经管间或管内进行加热或冷却,管径通常在25～50mm之间,管数可多达上万根。列管式固定床反应器适用于反应热效应较大的反应。此外,尚有由上述基本形式串联组合而成的反应器,称为多级固定床反应器。例如:当反应热效应大或需分段控制温度时,可将多个绝热反应器串联成多级绝热式固定床反应器,反应器之间设换热器或补充物料以调节温度,以便在接近于比较好温度条件下操作。

特点

固定床反应器的优点是:①返混小,流体同催化剂可进行有效接触,当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。②催化剂机械损耗小。③结构简单。固定床反应器的缺点是:①传热差,反应放热量很大时,即使是列管式反应器也可能出现飞温(反应温度失去控制,急剧上升,超过允许范围)。②操作过程中催化剂不能更换,催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用,常代之以流化床反应器或移动床反应器。

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。蜂窝状、纤维状催化剂也已被使用。

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