固定床反應器的詳細介紹

固定床反應器的詳細介紹又稱填充床反應器，內(nèi)部裝填有固體催化劑或固體反應物，以實現(xiàn)多相反應。固體物通常呈顆粒狀，堆積成一定高度（或厚度）的床層，床層靜止不動，流體通過床層進行反應。固定床反應器主要用于實現(xiàn)氣固相催化反應，如氨合成塔、二氧化硫接觸氧化器、烴類蒸汽轉(zhuǎn)化爐等。用于氣固相或液固相非催化反應時，床層則填裝固體反應物。涓流床反應器也可歸屬于固定床反應器，氣、液相并流向下通過床層，呈氣液固相接觸。優(yōu)點：（1）催化劑機械磨損小。（2）床層內(nèi)流體的流動接近于平推流，與返混式的反應器相比，可用較少量的催化劑和較小的反應器容積來獲得較大的生產(chǎn)能力。（3）由于停留時間可以嚴格控制，溫度分布可以適當調(diào)節(jié)，因此特別有利于達到高的選擇性和轉(zhuǎn)化率。（4）可在高溫高壓下操作。缺點：（1）固定床中的傳熱較差。（2）催化劑的再生、更換均不方便，催化劑的更換必須停產(chǎn)進行。（3）不能使用細粒催化劑，但固定床反應器中的催化劑不限于顆粒狀，網(wǎng)狀催化劑早已應用于工業(yè)上。目前，蜂窩狀、纖維狀催化劑也已被廣泛使用。固定床反應器的分類（一）按傳熱方式分類1、絕熱式反應器絕熱式固定床催化反應器在反應過程中，床層不與外界進行熱量交換。其最外層為隔熱材料層（耐火磚、礦渣棉、玻璃纖維等），常稱作保溫層，作用是防止熱量的傳出或傳入，減少能量損失，維持一定的操作條件并起到安全防護的作用。絕熱式反應器可分為單段絕熱式反應器和多段絕熱式反應器。（1）單段絕熱式反應器一般為高徑比不大的圓筒體，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)能力大，但反應過程中溫度變化較大。適合的反應：①反應熱效應較小的反應。②溫度對目的產(chǎn)物收率影響不大的反應。③雖然反應熱效應大，但單程轉(zhuǎn)化率較低的反應或者有大量惰性物料存在，使反應過程中溫升小的反應。（2）多段絕熱式反應器催化劑床層的溫度波動較小，但結(jié)構(gòu)比較復雜，催化劑裝卸困難。多段絕熱反應器按段間換熱方式的不同可分為三類：①間接換熱式②原料氣冷激式③非原料氣冷激式2、換熱式反應器當反應熱效應較大時，為了維持適宜的溫度條件，必須利用換熱介質(zhì)來移走或供給熱量。換熱式固定床反應器的特點：在催化劑床層進行化學反應的同時，床層還通過器壁與外界進行熱交換，可分為對外換熱式和自身換熱式。（1）對外換熱式以各種載熱體為換熱介質(zhì)，稱為對外換熱式。通常在管內(nèi)充填催化劑，反應氣體自上而下通過催化劑床層進行反應，管間通載熱體(在用高壓水或用高壓蒸汽作熱載體時，則把催化劑放在管間，而使管內(nèi)走高壓流體)。（2）自身換熱式反應器以原料氣為換熱介質(zhì)，利用反應后的高溫氣體預熱原料，使其達到反應溫度，本身得到冷卻，即反應前后的物料在床層中自己進行換熱稱作自熱式反應器。（二）按反應氣流動方向分類分為軸向反應器與徑向反應器。下圖第一個為軸向絕熱式固定床反應器，后兩個為徑向絕熱式固定床反應器。軸向反應器結(jié)構(gòu)比較簡單，催化劑均勻的堆置于床內(nèi)物料自上而下流過床層進行反應。徑向反應器的結(jié)構(gòu)比軸向的復雜，催化劑裝載于兩個同心圓