小型固定床反應(yīng)器指在反應(yīng)器內(nèi)裝填顆粒狀固體催化劑或固體反應(yīng)物,形成一定高度的堆積床層,氣體或液體物料通過顆粒間隙流過靜止固定床層的同時,實現(xiàn)非均相反應(yīng)過程。這類反應(yīng)器的特點是充填在設(shè)備內(nèi)的固體顆粒固定不動,有別于固體物料在設(shè)備內(nèi)發(fā)生運動的移動床和流化床,又稱填充床反應(yīng)器。固定床反應(yīng)器廣泛用于氣-固相反應(yīng)和液-固相反應(yīng)過程,例如,合成氨工業(yè)中的固定半水煤氣發(fā)生爐,水處理中的固定床離子交換柱等。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。 優(yōu)勢
1、返混小,液體同金屬催化劑可開展合理觸碰,當(dāng)反應(yīng)伴隨串連副反應(yīng)時必得較高可選擇性。
2、金屬催化劑機械設(shè)備耗損小。
3、構(gòu)造簡易,設(shè)計相對簡單,操作相對容易,這使得它在實際工業(yè)生產(chǎn)中具有較高的可行性和可靠性。
4、由于床層中固體催化劑的熱容較大,能夠提供良好的熱控制,這對于需要控制反應(yīng)溫度以避免過熱或過冷的反應(yīng)來說非常重要。
5、具有連續(xù)操作的能力,可以持續(xù)加入反應(yīng)物并收集產(chǎn)物。這種連續(xù)生產(chǎn)的特性可以提高生產(chǎn)效率,并且適用于大規(guī)?;a(chǎn)。
6、通常采用固體催化劑床層,在催化劑表面上進行反應(yīng),這種設(shè)計可以實現(xiàn)高效的傳質(zhì)和反應(yīng),因為固體床層提供了大量的反應(yīng)表面積,并且催化劑與反應(yīng)物之間的接觸非常密切。
缺陷
1、熱傳導(dǎo)差,反應(yīng)放發(fā)熱量非常大時,即便是列管換熱器反應(yīng)器也很有可能發(fā)生飛溫(反應(yīng)溫度喪失操縱,大幅度升高,超出容許范疇)。
2、操作流程中金屬催化劑不可以拆換,金屬催化劑必須經(jīng)常再造的反應(yīng)一般不適合應(yīng)用,常代之以循環(huán)流化床反應(yīng)器或挪動床反應(yīng)器。
固定床反應(yīng)器中的金屬催化劑不限于顆粒,網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)金屬催化劑早就運用于工業(yè)生產(chǎn)上。蜂巢狀、纖維金屬催化劑也已被普遍應(yīng)用。
固定床反應(yīng)器是科學(xué)研究得較為充足的一種多組分反應(yīng)器,數(shù)學(xué)分析模型有多種多樣,大概分成擬均相實體模型(不考慮到液體和固態(tài)間的相對密度、溫度區(qū)別)和多組分實體模型(充分考慮液體和固態(tài)間的相對密度、溫度區(qū)別)兩大類,每一類又可按是不是計及返混,分成無返混實體模型和有返混實體模型,按是不是考慮到反應(yīng)器軸向的濃度梯度和溫度場分成一維實體模型和二維實體模型。