固定床催化反應器

固定床催化反應器是在管式反應器內填充一段催化劑顆粒而形成的靜止固體顆粒床層，氣體反應物料從催化劑顆粒間的間隙中流過，並在催化劑表面發生化學反應。

結構與類型

由於原料氣通過固體催化劑床層時，催化劑的顆粒靜止不動，所以床層的導熱性能不好，床層的溫度分布不均勻。因此，在設備結構中必須考慮如何保證氣固良好的接觸，同時採取措施供給或取走熱量，以使反應在適宜溫度範圍內進行。即使如此，反應床層也仍難保持等溫，所以大多數固定床反應器屬於非等溫式反應器。非等溫式反應器又分為絕熱變溫式和非絕熱變溫式兩種。在非絕熱變溫式反應器中又有外部換熱式和自熱式兩種。

絕熱式反應器

此類反應器不與外界進行任何熱量交換。對於放熱反應，反應過程中所放出的熱量完全用來加熱系統內的物料。物料溫度的提高，稱為絕熱溫升。如果是吸熱反應，系統溫度會降低，相應地稱之為絕熱降溫。

非絕熱外部換熱列管式反應器

在反應熱較大的反應中，廣泛套用列管式反應器，其特點是在反應區就進行熱交類似於管殼式換熱器，管內填充催化劑，殼間走載熱流體。載熱體或冷卻劑是根據反應溫度、反應熱效應、操作情況以及過程對溫度波動的敏感性來選擇的。為了避免壁效應，催化劑的顆粒直徑不得超過管內徑的1/8，一般採用直徑為2mm～6mm的顆粒。

非絕熱自熱式列管反應器

該類反應器是指在反應區用原料氣體加熱或冷卻催化劑層的一類反應器。合成氨和氧化硫的氧化中廣泛套用這類反應器。

特點

固定床催化反應器的優點有：催化劑不易磨損，可長期使用；當高、徑比大時，床層內流體的流動接近於理想排擠，因此，反應速率較快，用較少量的催化劑和較小的反應器容積就可獲得較大的產量；由於停留時間可以嚴格控制，溫度分布可以適當調節，因此選擇性高，可以達到較高的轉化率。

但是，由於固定床中催化劑的載體往往是熱的不良導體，而化學反應又伴有一定的熱效應，反應結果又特別敏感地依賴於溫度狀況。因此，對於熱效應大的反應過程，傳熱與控溫問題就成為固定床設計中的難點和關鍵所在，這也是固定床的主要缺點。