固定床反應器指在反應器內裝填顆粒狀固體催化劑或固體反應物,形成一定高度的堆積床層,氣體或液體物料通過(guò)顆粒間隙流過(guò)靜止固定床層的同時(shí),實(shí)現非均相反應過(guò)程。這類(lèi)反應器的特點(diǎn)是充填在設備內的固體顆粒固定不動(dòng),有別于固體物料在設備內發(fā)生運動(dòng)的移動(dòng)床和流化床,又稱(chēng)填充床反應器。固定床反應器廣泛用于氣-固相反應和液-固相反應過(guò)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。
固定床反應器有三種基本形式:①軸向絕熱式固定床反應器。流體沿軸向自上而下流經(jīng)床層,床層同外界無(wú)熱交換。②徑向絕熱式固定床反應器。流體沿徑向流過(guò)床層,可采用離心流動(dòng)或向心流動(dòng),床層同外界無(wú)熱交換。徑向反應器與軸向反應器相比,流體流動(dòng)的距離較短,流道截面積較大,流體的壓力降較小。但徑向反應器的結構較軸向反應器復雜。以上兩種形式都屬絕熱反應器,適用于反應熱效應不大,或反應系統能承受絕熱條件下由反應熱效應引起的溫度變化的場(chǎng)合。③列管式固定床反應器由多根反應管并聯(lián)構成。管內或管間布置催化劑,載熱體流經(jīng)管間或管內進(jìn)行加熱或冷卻,管徑通常在25~50mm之間,管數可多達上萬(wàn)根。列管式固定床反應器適用于反應熱效應較大的反應。此外,尚有由上述基本形式串聯(lián)組合而成的反應器,稱(chēng)為多級固定床反應器。例如:當反應熱效應大或需分段控制溫度時(shí),可將多個(gè)絕熱反應器串聯(lián)成多級絕熱式固定床反應器,反應器之間設換熱器或補充物料以調節溫度,以便在接近于溫度條件下操作。