多通道固定床反應(yīng)器

固定床反應(yīng)器有三種基本形式:①軸向絕熱式固定床反應(yīng)器(圖1)。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。②徑向絕熱式固定床反應(yīng)器。流體沿徑向流過床層，可采用離心流動或向心流動，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。③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，可將多個絕熱反應(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，以便在接近于理想溫度條件下操作。

特點

固定床反應(yīng)器的優(yōu)點是:①返混小，流體同催化劑可進(jìn)行有效接觸，固定床反應(yīng)器當(dāng)反應(yīng)伴有串聯(lián)副反應(yīng)時可得較高選擇性。②催化劑機(jī)械損耗小。③結(jié)構(gòu)簡單。固定床反應(yīng)器的缺點是:①傳熱差，反應(yīng)放熱量很大時，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。數(shù)學(xué)模型

固定床反應(yīng)器是研究得比較充分的一種多相反應(yīng)器，描述固定床反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型有多種，大致分為擬均相模型(不考慮流體和固體間的濃度、溫度差別)和多相模型(考慮到流體和固體間的濃度、溫度差別)兩類，每一類又可按是否計及返混，分為無返混模型和有返混模型，按是否考慮反應(yīng)器徑向的濃度梯度和溫度梯度分為一維模型和二維模型。