任务7认识固定床反应器

工作任务

根据化工产品的反应特点和生产条件初步选择气固相反应器的类型。技术理论

化学工业中最常用的气固相反应器主要是固定床反应器和流化床反应器。任务7认识固定床反应器11.1.1固定床反应器的特点流体（主要以气体为主）通过由不动的固体催化剂构成的床层进行化学反应的设备称为固定床反应器。气固相固定床反应器的特点：①在化学反应速率较快、在完成同样生产能力时所需要的催化剂用量和反应器体积较小。②气体停留时间可以严格控制，温度分布可以调节，因此有利于提高化学反应的转化率和选择性。

11.1固定床反应器的特点与结构③催化剂不易磨损。④适宜于在高温高压条件下操作。缺陷：①床层中传热性能较差，温度控制较困难；②避免使用细粒催化剂③催化剂的再生、更换均不方便。11.1.2固定床反应器的类型与结构

随着石油化工生产的迅猛发展，尤其是精细化学品的生产过程对反应设备、操作条件、工艺参数的控制等要求越来越高，为此研究开发了很多结构型式的固定床反应，以适应不同的传热要求和传热方式，其中最常见的有：绝热式固定床反应器列管式固定床反应器自热式固定床反应器径向固定床反应器

绝热式固定床反应器

在反应过程中不与外界进行热量交换的反应器称为绝热式固定床反应器。

该反应器绝热措施良好，无热量损失且与外界无热量交换。对于可逆放热反应，依靠本身放出的反应热而使反应气体温度逐步升高；催化床入口气体温度高于催化剂的起始活性温度，而出口气体温度低于催化剂的耐热温度。

绝热反应器又可分为单段绝热式和多段绝热式。

（一）单段绝热式固定床反应器

优点：反应器结构简单，造价便宜，反应器体积利用率较高。适用于反应热效应较小、反应温度允许波动范围较宽、单程转化率较低的反应过程。

缺点：换热仅仅依靠床壁，换热面积很小。

多段绝热式固定床反应器是在段间进行反应物料的换热，以调节整个生产过程的反应温度。该反应器又可分为中间换热式和冷激式。（二）多段绝热式固定床反应器中间换热式

冷、热流体是通过段间的换热器管壁进行热量的交换。冷激式

冷激气体直接与反应器内的气体混合，达到降低反应温度的目的。

列管式固定床反应器

列管式固定床反应器，通常是在管内填充催化剂，管间通热载体，气体原料自上而下通过催化剂床层进行反应，反应热通过管壁与管外的热载体进行热交换。

特点：其传热效果好，易控制催化剂床层温度，又因管径较细，流体在催化床内的流动可视为理想置换流动，故反应速率快，选择性高；但其结构复杂，设备费用高。

列管式固定床反应器热载体特点：反应条件下应具有较好的热稳定性和较大的热容，不生成沉积物，对设备无腐蚀，能长期使用，价廉易得。同时要求热载体温度与反应温度相差不宜太大，以免造成近壁处的催化剂过冷或过热。

常用的热载体主要有：水、加压水（373~573K）、导生液（联苯二苯醚混合物，473~623K）、熔盐（如硝酸钠、硝酸钾和亚硝酸钠混合物，573~773K）、烟道气（873~973K）等。

根据载热体和热载体不同循环方式分类，列管式固定床反应器有多种不同的结构形式。沸腾式结构（对外换热式）

对于强放热的反应，轴向和径向都有温差。一般沿轴向温度分布都有一最高温度称为热点。

工业上降低热点温度，减少轴向温差的主要措施有：①在原料气中带入微量抑制剂，使催化剂部分毒化；②在原料气入口附近的反应管上层放置一定高度为惰性载体稀释的催化剂，或放置一定高度已部分老化的催化剂；③采用分段冷却法，改变移热速率。

自热式固定床反应器

该种反应器中，换热介质为原料气，并通过管壁与反应物料进行换热以维持反应温度。

通常只适用于热效应不大的放热反应及高压反应过程。

径向固定床催化反应器

径向反应器适用于反应速率与催化剂表面积成正比的反应，细粒催化剂的使用可以提高