固定牀催化反應器

由於原料氣通過固體催化劑牀層時，催化劑的顆粒靜止不動，所以牀層的導熱性能不好，牀層的温度分佈不均勻。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，以使反應在適宜温度範圍內進行。即使如此，反應牀層也仍難保持等温，所以大多數固定牀反應器屬於非等温式反應器。非等温式反應器又分為絕熱變温式和非絕熱變温式兩種。在非絕熱變温式反應器中又有外部換熱式和自熱式兩種。

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。物料温度的提高，稱為絕熱温升。如果是吸熱反應，系統温度會降低，相應地稱之為絕熱降温。

在反應熱較大的反應中，廣泛應用列管式反應器，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温度、反應熱效應、操作情況以及過程對温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。

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應用這類反應器。 ^[1] 

固定牀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，牀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，温度分佈可以適當調節，因此選擇性高，可以達到較高的轉化率。

但是，由於固定牀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温度狀況。因此，對於熱效應大的反應過程，傳熱與控温問題就成為固定牀設計中的難點和關鍵所在，這也是固定牀的主要缺點。 ^[1]