北洋勵(lì)興  固定床催化反應(yīng)  化學(xué)教學(xué)儀器

凡是流體通過不動的固體物料形成的床層面進(jìn)行反應(yīng)的設(shè)備都稱為固定床反應(yīng)器,，而其中尤以利用氣態(tài)的反應(yīng)物料，通過由固體催化劑所構(gòu)成的床層進(jìn)行反應(yīng)的氣固相催化反應(yīng)器在化工生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛,。氣固相固定床反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)較多,，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、在生產(chǎn)操作中,，除床層極薄和氣體流速很低的特殊情況外,，床層內(nèi)氣體的流動皆可看成是理想置換流動，因此在化學(xué)反應(yīng)速度較快,，在完成同樣生產(chǎn)能力時(shí),，所需要的催化劑用量和反應(yīng)器體積較小。

2,、氣體停留時(shí)間可以嚴(yán)格控制,，溫度分布可以調(diào)節(jié),，因而有利于提高化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性。

3,、催化劑不易磨損,，可以較長時(shí)間連續(xù)使用。

4,、適宜于高溫高壓條件下操作,。

北洋勵(lì)興  固定床催化反應(yīng)  化學(xué)教學(xué)儀器

由于固體催化劑在床層中靜止不動，相應(yīng)地產(chǎn)生一些缺點(diǎn)：

1,、催化劑載體往往導(dǎo)熱性不良,，氣體流速受壓降限制又不能太大，則造成床層中傳熱性能較差,，也給溫度控制帶來困難,。對于放熱反應(yīng)，在換熱式反應(yīng)器的入口處,，因?yàn)榉磻?yīng)物濃度較高,，反應(yīng)速度較快，放出的熱量往往來不及移走,，而使物料溫度升高,，這又促使反應(yīng)以更快的速度進(jìn)行，放出更多的熱量,，物料溫度繼續(xù)升高,，直到反應(yīng)物濃度降低，反應(yīng)速度減慢,，傳熱速度超過了反應(yīng)速度時(shí),，溫度才逐漸下降。所以在放熱反應(yīng)時(shí),，通常在換熱式反應(yīng)器的軸向存在一個(gè)最高的溫度點(diǎn),，稱為“熱點(diǎn)"。如設(shè)計(jì)或操作不當(dāng),，則在強(qiáng)放熱反應(yīng)時(shí),，床內(nèi)熱點(diǎn)溫度會超過工藝允許的最高溫度，甚至失去控制而出現(xiàn)“飛溫",。此時(shí),，對反應(yīng)的選擇性、催化劑的活性和壽命,、設(shè)備的強(qiáng)度等均極不利,。

2、不能使用細(xì)粒催化劑,，否則流體阻力增大,，破壞了正常操作,，所以催化劑的活性內(nèi)表面得不到充分利用。

3,、催化劑的再生,、更換均不方便。

固定床反應(yīng)器雖有缺點(diǎn),，但可在結(jié)構(gòu)和操作方面做出改進(jìn),，且其優(yōu)點(diǎn)是主要的。因此,，仍不失為氣固相催化反應(yīng)器中的主要形式,，在化學(xué)工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。例如石油煉制工業(yè)中的裂化,、重整,、異構(gòu)化、加氫精制等,；無機(jī)化學(xué)工業(yè)中的合成氨,、硫酸、天然氣轉(zhuǎn)化等,；有機(jī)化學(xué)工業(yè)中的乙烯氧化制環(huán)氧乙烷,、乙烯水合制乙醇、乙苯脫氧制苯乙烯,、苯加氫制環(huán)己烷等,。

固定床反應(yīng)器的分類

隨著化工生產(chǎn)的發(fā)展，已出現(xiàn)多種固定床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)形式,，以適應(yīng)不同的傳熱要求和傳熱方式,，主要分為絕熱式和換熱式兩大類。

絕熱式固定床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單,，催化劑均勻堆置于床內(nèi),，一般有下列特點(diǎn)：床層直徑遠(yuǎn)大于催化劑顆粒直徑；床層高度與催化劑顆粒直徑之比一般超過100,；與外界沒有熱量交換，床層溫度沿物料的流向而變化,。

換熱式固定床反應(yīng)器以列管式為多,，通常管內(nèi)裝催化劑，管間走載熱體,，一般有下列特點(diǎn)：催化劑的粒徑小于管徑的8倍,；利用載熱體來移走或供給熱量，床層溫度維持穩(wěn)定,。