固定床反應(yīng)器的詳細(xì)介紹

固定床反應(yīng)器的詳細(xì)介紹又稱填充床反應(yīng)器，內(nèi)部裝填有固體催化劑或固體反應(yīng)物，以實(shí)現(xiàn)多相反應(yīng)。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(dòng)，流體通過(guò)床層進(jìn)行反應(yīng)。固定床反應(yīng)器主要用于實(shí)現(xiàn)氣固相催化反應(yīng)，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(yīng)時(shí)，床層則填裝固體反應(yīng)物。涓流床反應(yīng)器也可歸屬于固定床反應(yīng)器，氣、液相并流向下通過(guò)床層，呈氣液固相接觸。優(yōu)點(diǎn)：（1）催化劑機(jī)械磨損小。（2）床層內(nèi)流體的流動(dòng)接近于平推流，與返混式的反應(yīng)器相比，可用較少量的催化劑和較小的反應(yīng)器容積來(lái)獲得較大的生產(chǎn)能力。（3）由于停留時(shí)間可以嚴(yán)格控制，溫度分布可以適當(dāng)調(diào)節(jié)，因此特別有利于達(dá)到高的選擇性和轉(zhuǎn)化率。（4）可在高溫高壓下操作。缺點(diǎn)：（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(jìn)行。（3）不能使用細(xì)粒催化劑，但固定床反應(yīng)器中的催化劑不限于顆粒狀，網(wǎng)狀催化劑早已應(yīng)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(yīng)器的分類（一）按傳熱方式分類1、絕熱式反應(yīng)器絕熱式固定床催化反應(yīng)器在反應(yīng)過(guò)程中，床層不與外界進(jìn)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(hù)的作用。絕熱式反應(yīng)器可分為單段絕熱式反應(yīng)器和多段絕熱式反應(yīng)器。（1）單段絕熱式反應(yīng)器一般為高徑比不大的圓筒體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力大，但反應(yīng)過(guò)程中溫度變化較大。適合的反應(yīng)：①反應(yīng)熱效應(yīng)較小的反應(yīng)。②溫度對(duì)目的產(chǎn)物收率影響不大的反應(yīng)。③雖然反應(yīng)熱效應(yīng)大，但單程轉(zhuǎn)化率較低的反應(yīng)或者有大量惰性物料存在，使反應(yīng)過(guò)程中溫升小的反應(yīng)。（2）多段絕熱式反應(yīng)器催化劑床層的溫度波動(dòng)較小，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，催化劑裝卸困難。多段絕熱反應(yīng)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(yīng)器當(dāng)反應(yīng)熱效應(yīng)較大時(shí)，為了維持適宜的溫度條件，必須利用換熱介質(zhì)來(lái)移走或供給熱量。換熱式固定床反應(yīng)器的特點(diǎn)：在催化劑床層進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的同時(shí)，床層還通過(guò)器壁與外界進(jìn)行熱交換，可分為對(duì)外換熱式和自身?yè)Q熱式。（1）對(duì)外換熱式以各種載熱體為換熱介質(zhì)，稱為對(duì)外換熱式。通常在管內(nèi)充填催化劑，反應(yīng)氣體自上而下通過(guò)催化劑床層進(jìn)行反應(yīng)，管間通載熱體(在用高壓水或用高壓蒸汽作熱載體時(shí)，則把催化劑放在管間，而使管內(nèi)走高壓流體)。（2）自身?yè)Q熱式反應(yīng)器以原料氣為換熱介質(zhì)，利用反應(yīng)后的高溫氣體預(yù)熱原料，使其達(dá)到反應(yīng)溫度，本身得到冷卻，即反應(yīng)前后的物料在床層中自己進(jìn)行換熱稱作自熱式反應(yīng)器。（二）按反應(yīng)氣流動(dòng)方向分類分為軸向反應(yīng)器與徑向反應(yīng)器。下圖第一個(gè)為軸向絕熱式固定床反應(yīng)器，后兩個(gè)為徑向絕熱式固定床反應(yīng)器。軸向反應(yīng)器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，催化劑均勻的堆置于床內(nèi)物料自上而下流過(guò)床層進(jìn)行反應(yīng)。徑向反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)比軸向的復(fù)雜，催化劑裝載于兩個(gè)同心圓