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固定床反应器
0903
fixed bed reactor
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固定床反应器简介
基本定义：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气固、液固多相反应过程的一种反应器。
应用范围：在化学工业生产中广泛使用的一类非均相反应器，固定床反应器主要用于实现气固相催化反应，如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器、合成环氧乙烷及石油炼制等。
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固定床反应器类型
绝热式
换热式：列管式换热器（图3）
轴向绝热式固定床反应器（图1）
径向绝热式固定床反应器（图2）
反应热效应不大的场合
反应热效应较大的反应
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固定床反应器特点
优点：①往返小，流体同催化剂可进行有效接触，有较 高选择性；
②催化剂不限于颗粒状，机械损耗小；
③结构简单。
缺点：①传热差 ，可能出现飞温 ；
②操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用。
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流体在固定床内传递特性
床层空隙率 ε B
单位体积床层内的空隙体积(没有被催化剂占据的体积，不含催化剂颗粒内的体积)。
若不考虑壁效应，装填有均匀颗粒的床层，其空隙率与颗粒大小无关。
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床层空隙率是一个重要的参数，影响因素是颗粒形状及大小、粒度分布、颗粒与床层直径比和颗粒的装填方式。
壁效应
床层空隙率沿床层
径向分布不同，离
壁面约一个粒子直
径处的床层空隙率
最大。
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床层内空隙率径向分布不均匀，引起各处的流速不同，因而床层内各处的传热和停留时间也不一样。
为减少壁效应的影响，设计时要求床层直径至少要大于颗粒直径的 8倍 以上。
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气体流动通过催化剂床层的空隙所形成的通道，与孔道周壁摩擦而将产生压降。
压降计算通常利用厄根（Ergun）方程：
床层压降
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厄根（Ergun）方程中其它参数：
可用来计算床层压力分布。
如压降不大，床层各处物性变化不大，可视为常数，压降将呈线性分布。
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当Re m<10时，厄根（Ergun）方程则变为：
当Re m>1000时，厄根(Ergun)方程则为：
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