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

固定床反應(yīng)器 

固定床反應(yīng)器分為哪幾種類型？其結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)

分類： 固定床反應(yīng)器有三種基本形式： 軸向絕熱式固定床反應(yīng)器。 流體沿軸向自上而下流經(jīng)床層，床層同外界無熱交換。 徑向絕熱式固定床反應(yīng)器。 流體沿徑向流過床層，可采用離心流動(dòng)或向心流動(dòng)，床層同外界無熱交換。徑向反應(yīng)器與軸向反應(yīng)器相比，流體流動(dòng)的距離較短,流道截面積較大,流體的壓力降較小。但徑向反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)較軸向反應(yīng)器復(fù)雜。以上兩種形式都屬絕熱反應(yīng)器,適用于反應(yīng)熱效應(yīng)不大,或反應(yīng)系統(tǒng)能承受絕熱條件下由反應(yīng)熱效應(yīng)引起的溫度變化的場合。 列管式固定床反應(yīng)器由多根反應(yīng)管并聯(lián)構(gòu)成。 管內(nèi)或管間置催化劑，載熱體流經(jīng)管間或管內(nèi)進(jìn)行加熱或冷卻，管徑通常在25～50mm之間，管數(shù)可多達(dá)上萬根。列管式固定床反應(yīng)器適用于反應(yīng)熱效應(yīng)較大的反應(yīng)。此外，尚有由上述基本形式串聯(lián)組合而成的反應(yīng)器，稱為多級固定床反應(yīng)器。例如：當(dāng)反應(yīng)熱效應(yīng)大或需分段控制溫度時(shí)，可將多個(gè)絕熱反應(yīng)器串聯(lián)成多級絕熱式固定床反應(yīng)器,反應(yīng)器之間設(shè)換熱器或補(bǔ)充物料以調(diào)節(jié)溫度，以便在接近于最佳溫度條件下操作。 特點(diǎn)： 固定床反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是： 返混小，流體同催化劑可進(jìn)行有效接觸，當(dāng)反應(yīng)伴有串聯(lián)副反應(yīng)時(shí)可得較高選擇性。 催化劑機(jī)械損耗小。 結(jié)構(gòu)簡單。 固定床反應(yīng)器的缺點(diǎn)是： 傳熱差，反應(yīng)放熱量很大時(shí)，即使是列管式反應(yīng)器也可能出現(xiàn)飛溫（反應(yīng)溫度失去控制，急劇上升，超過允許范圍）。 操作過程中催化劑不能更換，催化劑需要頻繁再生的反應(yīng)一般不宜使用，常代之以流化床反應(yīng)器或移動(dòng)床反應(yīng)器。 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)器的特點(diǎn)

固定床反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是：①返混小，流體同催化劑可進(jìn)行有效接觸，當(dāng)反應(yīng)伴有串聯(lián)副反應(yīng)時(shí)可得較高選擇性。②催化劑機(jī)械損耗小。③結(jié)構(gòu)簡單。固定床反應(yīng)器的缺點(diǎn)是：①傳熱差，反應(yīng)放熱量很大時(shí)，即使是列管式反應(yīng)器也可能出現(xiàn)飛溫（反應(yīng)溫度失去控制，急劇上升，超過允許范圍）。②操作過程中催化劑不能更換，催化劑需要頻繁再生的反應(yīng)一般不宜使用，常代之以流化床反應(yīng)器或移動(dòng)床反應(yīng)器。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。

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固定床反應(yīng)器與流化床反應(yīng)器的區(qū)別是什么？

固定床是床料相對固定，也叫移動(dòng)床（很扯），結(jié)構(gòu)簡單，控制簡單。 流化床是床料劇烈翻騰以便和燃料充分混合反應(yīng)，可以適應(yīng)不同粒徑的燃料，且熱容較大，燃燒較充分。缺點(diǎn)是反應(yīng)器相對復(fù)雜，床料對反應(yīng)器磨損較大，后面需要有旋風(fēng)分離，造價(jià)較高。 固定床反應(yīng)器又稱填充床反應(yīng)器，裝填有固體催化劑或固體反應(yīng)物用以實(shí)現(xiàn)多相反應(yīng)過程的一種反應(yīng)器。固體物通常呈顆粒狀，粒徑2~15mm左右，堆積成一定高度(或厚度)的床層。床層靜止不動(dòng)，流體通過床層進(jìn)行反應(yīng)。 它與流化床反應(yīng)器及移動(dòng)床反應(yīng)器的區(qū)別在于固體顆粒處于靜止?fàn)顟B(tài)。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、液相并流向下通過床層，呈氣液固相接觸。

固定床反應(yīng)器與流化床反應(yīng)器的區(qū)別

　　固定床反應(yīng)器（又稱填充床反應(yīng)器）,它與流化床反應(yīng)器的區(qū)別在于固體顆粒處于靜止?fàn)顟B(tài)。
　　與固定床反應(yīng)器相比，流化床反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是：
　　①可以實(shí)現(xiàn)固體物料的連續(xù)輸入和輸出；
　　②流體和顆粒的運(yùn)動(dòng)使床層具有良好的傳熱性能，床層內(nèi)部溫度均勻，而且易于控制，特別適用于強(qiáng)放熱反應(yīng)。
　　但另一方面，由于返混嚴(yán)重，可對反應(yīng)器的效率和反應(yīng)的選擇性帶來一定影響。再加上氣固流化床中氣泡的存在使得氣固接觸變差，導(dǎo)致氣體反應(yīng)不wan全。因此，通常不宜用于要求單程轉(zhuǎn)化率很高的反應(yīng)。此外，固體顆粒的磨損和氣流中的粉塵夾帶，也使流化床的應(yīng)用受到一定限制。為了限制返混，可采用多層流化床或在床內(nèi)設(shè)置內(nèi)部構(gòu)件。這樣便可在床內(nèi)建立起一定的濃度差或溫度差。此外，由于氣體得到再分布，氣固間的接觸亦可有所改善。