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第六章固定床反应器的工艺设计固定床反应器是一种常见的反应器类型，广泛应用于化工、石油化工等领域。
在固定床反应器的工艺设计中，需要考虑反应器的尺寸、材料选择、催化剂的选择和补给方式等因素。
本文将从这些方面介绍固定床反应器的工艺设计。
固定床反应器的尺寸设计包括反应器的长度、直径和体积等方面。
尺寸的选择应该根据反应物的性质、反应速率以及保持良好的传质和传热效果来确定。
通常情况下，反应器的直径在0.3-2米之间，体积在0.1-1000立方米之间。
反应器的长度一般要大于反应床的一层，以保证反应物在床层中有足够的停留时间和接触时间。
在材料的选择上，固定床反应器应选用耐高温、耐腐蚀和具有良好物理性能的材料。
常见的材料有不锈钢、镍基合金、钛合金等。
尤其对于高温反应和腐蚀性反应，选择合适的材料对保证反应器的使用寿命和安全性非常重要。
催化剂的选择对于固定床反应器的工艺设计来说也是至关重要的。
催化剂的性质直接影响着反应速率和产品选择性。
选用合适的催化剂可以提高反应效率和产物纯度。
常见的催化剂有金属催化剂、氧化物催化剂、分子筛催化剂等。
催化剂的选择要综合考虑反应物性质、反应条件以及经济因素。
对于固定床反应器的补给方式，常见的有逆流填料法、上升流填料法和下降流填料法等。
逆流填料法是指反应物和催化剂的进气方向相反，有利于反应物的分散和接触。
上升流填料法是指反应物和催化剂沿床层一同向上流动，适用于液相反应和气相-液相反应。
下降流填料法是指反应物和催化剂沿床层一同向下流动，适用于气相反应。
补给方式的选择要根据反应物的性质和反应条件来确定，以获得最佳的反应效果。
固定床反应器的工艺设计还需要考虑反应器的加热和冷却方式。
一般情况下，可以通过外部加热和冷却设备，如蒸汽、冷却水等来实现反应器的加热和冷却。
加热方式有直接加热和间接加热两种。
直接加热是指将加热介质（如蒸汽）直接送入反应器中进行加热，适用于高温反应。
间接加热是指通过换热器将加热介质与反应物进行热交换，适用于低温反应。
第六章气-固相催化反应器设计本章核心内容：本章讨论的气固相催化反应反应器包括固定床反应器和流化床反应器。
在固定床反应器部分，介绍了气固相催化反应器的各种类型和固定床层的流动特性，给出了 固定床反应器的两种设计方法：经验或半经验法和数学模型法。
在流化床反应器部分，在对 固体颗粒流态化现彖和流态化特征参数介绍的基础上，讨论了流化床反应器的分类和工业应 用。
6-1固定床反应器的型式反应器内部填充有固定不动的固体催化剂颗粒或固体反应物的装置，称为固定床反应 器。
气态反应物通过床层进行催化反应的反应器，称为气固相固定床催化反应器。
这类反应 器除广泛用于多相催化反应外，也用于气固及液固非催化反应，它与流化床反应器相比，具 有催化剂不易跑损或磨损，床层流体流动呈平推流，反应速度较快，停留时间可以控制，反 应转化率和选择性较高的优点。
工业生产过程使用的固定床催化反应器型式多种多样，主要为了适应不同的传热要求 和传热方式，按催化床是否与外界进行热量交换来分，分为绝热式和连续换热式两人类。
另 外，按反应器的操作及床层温度分布不同来分，分为绝热式、等温式和非绝热非等温三种类 型；按换热方式不同，分为换热式和自热式两种类型：按反应情况来分，分为单段式与多段 式两类；按床层内流体流动方向来分，分为轴向流动反应器和径向流动反应器两类：根据催 化剂装载在管内或管外、反应器的设备结构特征，也可以对固定床催化反应器进行分类。
图 6-1、6-2、6-3分别是轴向流动式、径向流动式和列管式固定床反应器结构示意图。
其中， 图6-1和图6-2所示的反应器为绝热式，图6-3所示的反应器为连续换热式。
6-1-1绝热式固定床反应器绝热式固定床催化反应器有单段与多段之分。
绝热式反应器由于与外界无热交换以及不 计入热损失，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I I 气体温度高于催化剂的起始活性温度，而出I I 气体温度低于催化剂的耐热温度。
