适用于热效应不大的反应。
固定床反应器类型
原料气
绝热式
催化剂
固定床
反应器
产物
固定床反应器类型
1、绝热式固定床反应器可分为轴向反应器和径向反应器。 (1)轴向绝热式固定床反应器

如图(a)所示。这种反应器结构最简单，实际上是一个容器，催化
剂均匀堆置于床内，预热到一定温度的反应物料自上而下流过床
层进行反应，床层同外界无热交换
固定床的传递特性
2、 床层空隙率 • 单位体积床层内的空隙体积(没有被催化剂占据的 体积，不含催化剂颗粒内的体积)。
空隙体积 颗粒体积 VP B B 1 1 1 床层体积 床层体积 VB P
B－床层堆积密度， P－颗粒密度 • 若不考虑壁效应，装填有均匀颗粒的床层，其空隙 率与颗粒大小无关。
固定床反应器类型
固定床反应器类型
列管式固定床反应器具有良好的传热性能，单位床层
体积具有较大的传热面积，可用于热效应中等或稍大 的反应过程。反应器由成千上万根“单管”组成。一
根单管的反应性能可以代表整个反应器的反应效果，
因而放大设计较有把握，在实际生产中应用比较广泛。
列管式 固定床
反应器
固定床反应器类型
固定床的传递特性
床层空隙率是一个重要的参数，影响因素是颗粒形状
及大小、粒度分布、颗粒与床层直径比和颗粒的装填 方式。 壁效应 床层空隙率沿床层 径向分布不同，离 壁面约一个粒子直 径处的床层空隙率 最大。
固定床的传递特性
床层内空隙率径向分布不均匀，
引起各处的流速不同，因而床层 内各处的传热和停留时间也不一 样。
特点：换热效果好、床温均匀，但结构较复杂。 应用：热效应大、温度要求均匀控制的场合
二、固定床反应器的优缺点
：
1、催化剂不易磨损。
2、传热较差。
3、固定床层内的气相流动接近平推流，有利于实现较高的转化率与选择性； 4、可用较少量的催化剂和较小的反应器容积获得较大的生产能力； 5、结构简单、催化剂机械磨损小，适合于贵金属催化剂； 6、反应器的操作方便、操作弹性较大。
气体自上而下流过床层。
固定床的传递特性
1、颗粒尺寸

颗粒尺寸是颗粒体系的重要参数，常用粒径来表示。球形粒子的粒径是其直径，
其他形状的粒子粒径则需定义。

颗粒的定型尺寸－－最能代表颗粒性质的尺寸为颗粒的当量直径。对于非球形颗
粒，可将其折合成具有相同的体积（或外表面积、比表面积）的球形颗粒，以当
量直径表示。如体积、外表面积、比表面积当量直径。
固定床反应器的优缺点
相对于流化床反应器，固定床反应器缺点 ：
催化剂颗粒较大，有效系数较低； 催化剂床层的传热系数较小，容易产生局部过热； 催化剂颗粒的更换费事，不适于容易失活的催化剂。
三、固定床反应器类型

固定床反应器形式多种多样，按床层与外界的传热方 式分类，可有以下几类： 绝热式固定床反应器，
）
多段绝热式固定床反应器， 列管式固定床反应器，
自热式反应器。
固定床反应器类型
1.绝热式固定床反应器

反应器外壳包裹绝热保温层，使催化剂床层与外界没有热量交换。中空圆筒的底 部 放置搁板，上面堆放固体催化剂。气体从上而下通过催化剂床层。

结构简单，床层横截面温度均匀。单位体积内催化剂量大，即生产能力大。但只
列管式反应器优点：
传热较好，管内温度较易控制； 返混小、选择性较高； 只要增加管数，便可有把握地进行放大； 对于极强的放热反应，还可用同样粒度的惰性物料来
稀释催化剂
适用: 原料成本高，副产物价值低以及分离不是十分容
易的情况。
固定床反应器类型
原料 催化剂 补充水 蒸汽 调节阀
产物
固定床反应器类型
(2)径向绝热式固定床反应器

如图 (b) 所示。径向反应器的结构较轴向反应器复杂，催化剂装 载于两个同心圆构成的环隙中，流体沿径向流过床层，可采用离
心流动或向心流动。

径向反应器的优点是流体流过的距离较短，流道截面积较大，床 层阻力降较小。
固定床反应器类型
（a）
（b）
固 定 床 反 应 器 类 型
固定床反应器类型
2.多段绝热式固定床反应器

热效应大，常把催化剂床层分成几段 (层)，段间采用间接冷却或原料气 （或惰性组分）冷激，以控制反应温度在一定的范围内 。 图 (c) 是用于 SO2 转化的多段绝热反应器，段间引入冷空气进行冷激。

对于这类可逆放热反应过程，通过段间换热形成先高后低的温度变化，
提高转化率和反应速率。
固定床反应器类型
固定床反应器类型
3.列管式固定床反应器

热效应较大，不宜采用绝热式反应器，可采用换热式固定床反应器。此
设备如同列管式换热器，又称为列管式固定床反应器。

如图(d)所示，反应器由多根反应管并联构成，管径一般为25 ~30㎜，
管数可达万根以上。管内装催化剂，传热介质流经管间进行加热或冷却。
固定床反应器类型
4、自热式反应器

采用反应放出的热量来预热新鲜的进料，达到热量自给和平衡， 其设备紧凑，可用于高压反应体系。

但其结构较复杂，操作弹性较小，启动反应时常用电加热。
四、传热介质
传热介质的选用根据反应的温度范围决定，其温度与催化床的温差宜小，但又
必须移走大量的热，常用的传热介质有： 1.沸腾水：温度范围100~300℃。使用时需注意水质处理，脱除水中溶解的氧。 2.联苯醚、烷基萘为主的石油馏分：粘度低，无腐蚀，无相变，温度范围200~
350℃
传热介质
3.熔盐：温度范围300℃～400℃，由无机熔盐
KNO3、NaNO3、NaNO2按一定比例组成，在
一定温度时呈熔融液体，挥发性很小。但高温
下渗透性强，有较强的氧化性。
4.烟道气：适用于600～700℃的高温反应。

五、固定床的传递特性
气体在催化剂颗粒之间
的孔隙中流动，较在管
内流动更容易达到湍流。
第二章、固定床反应器设计
一、固定床反应器定义
1. 定义：凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而 进行反应的装置。固体催化剂颗粒堆积起来所形成的 固定床层静止不动，气体反应物自上而下流过床层， 进行反应的装置称作固定床反应器。
固定床反应器
热载体：水、高压水：100~300℃
导生油：200~350℃ 熔盐：300~500℃ 烟道气：600~700℃