催化反应器介绍

催化理论

沸腾床反应器：

沸腾床又称流化床。状如沸腾

液体的流态化固体颗粒层。一

般地说，具有液体的一些特性，

如对器壁有流体压力的作用、

能溢流和具有黏度等。由于工

作的固体物的颗粒比较小，且

在流体作用下处于剧烈运动的

状态，对于许多化学反应(如

焙烧、催化、催化裂化等)和

许多化工过程(如干燥、吸附

等)的进行有利。

流化床反应器

流化床反应器的结构有两种形式：①有固体物料连续进料和出料装置，用于固相加工过程或催化剂迅速失活的流体相加工过程。例如催化裂化过程，催化剂在几分钟内即显著失活，须用上述装置不断予以分离后进行再生。②无固体物料连续进料和出料装置，用于固体颗粒性状在相当长时间（如半年或一年）内，不发生明显变化的反应过程。

沸腾床反应器

主要优点：

（1）流体与颗粒状固体物料之间的接触面积增加，促进传质传热的进行，大大提高了生产强度；

（2）床层外于运动的状态，可保持温度均匀，避免局部过热；

（3）反应后的颗粒，可以从床中移出以加热其他物料，再重返床中，既能控制床的温度，又能更好地利用热量；（4）流动的颗粒，容易加入或取出而不致影响反应的进行，可使过程连续化，或使催化反应和催化剂再生连续进行；（5）床内可不用或少用热交换装置，使设备结构简化，流体阻力和压力降减小。

沸腾床反应器

主要缺点：

（1）颗粒与流体同向流动时，过程的推动力不均匀；逆向流动时，需要比较复杂的设备；

（2）操作条件要求比较严格，掌握和控制也较困难；

（3）床不能太高，限制接触时间，影响转化率；

（4）颗粒在运动中互相碰击，容易粉碎，同时对器壁摩擦，容易使器壁磨损；

（5）反应后出口的气体含有粉尘，需要净制设备，同时难免有部分粉尘损失。

流动床反应器

流动床是离子交

换软化水处理设

备的一种构造和

运动方式，为完

全连续式软化处

理设备。

图2.生物氧化工艺流动床反应器

流动床反应器

一般分压力式和重力式两种类型：

①重力式。由交换塔和和再生清洗塔组成，原水从交换塔顶进入，在下

落过程中与下落的树脂接触反应，得到软化处理的软水由塔顶流出。

再生后的树脂又交换塔顶进入，在下落过程中进行交换处理并逐渐饱和失效落入交换塔底部，之后利用水射器不断吸并输送到再生清洗塔进行再生，如此不断循环进行。

②压力式。主要由交换塔和再生清洗塔组成，每室中内水与树脂为同向

流，而室之间则为逆向流。每室中树脂的交换能力可得到最大利用。

水与树脂均靠压力输送。这种连续式离子交换高树脂可保证生产连续进行，树脂可边失效边再生，并可提高树脂层使用的均匀性，但仍存在适应能力差、树脂磨损大、自动化程度要求高、管理复杂等问题。

固定床反应器：又称填充床反应器，装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。固体物通常呈颗粒状，粒径2～15mm 左右,堆积成一定高度（或厚度）的床层。床层静止不动，流体通过床层进行反应。

固定床反应器有三种基本形式：

①轴向绝热式固定床反应器。流体沿轴向自上而下流经床层，床层同外界无

热交换。

②径向绝热式固定床反应器。流体沿径向流过床层，可采用离心流动或向心

流动，床层同外界无热交换。径向反应器与轴向反应器相比，流体流动的距离较短,流道截面积较大,流体的压力降较小。但径向反应器的结构较轴向反应器复杂。以上两种形式都属绝热反应器,适用于反应热效应不大,或反应系统能承受绝热条件下由反应热效应引起的温度变化的场合。

③列管式固定床反应器。由多根反应管并联构成。管内或管间置催化剂，载

热体流经管间或管内进行加热或冷却，管径通常在25～50mm之间，管数可多达上万根。列管式固定床反应器适用于反应热效应较大的反应。