固定床

在进行 多相过程的 设备中，若有 固相参与，且处于 静止状态时，则设备内的固体颗粒物料层，称为 固定床。

例如，固定床离子交换柱中的 离子交换树脂层，固定床催化反应器中的 催化剂颗粒层，固定床吸附器中的 吸附剂颗粒层等，均属于固定床。

固定床又称填充床 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。它与 流化床反应器及移动床反应器的区别在于固体颗粒处于 静止状态。 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、烃类 蒸汽转化炉等。用于气 固相或液固相非催化反应时，床层则填装固体反应物。 涓流床反应器也可归属于 固定床反应器，气、液相并流向下通过床层，呈气液 固相接触。

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(图1)。 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（图2）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（图3）。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。此外，尚有由上述基本形式串联组合而成的反应器，称为多级 固定床反应器。例如：当 反应热效应大或需分段控制温度时，可将多个绝热反应器串联成多级绝热式 固定床反应器,反应器之间设换热器或补充物料以调节温度，以便在接近于最佳温度条件下操作。

固定床反应器的优点是：① 返混小，流体同 催化剂可进行有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。② 催化剂机械损耗小。③结构简单。

固定床反应器的缺点是：①传热差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出现 飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围）。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，常代之以流化床反应器或移动床反应器。

固定床反应器中的 催化剂不限于颗粒状，网状催化剂早已应用于工业上。目前，蜂窝状、纤维状 催化剂也已被广泛使用。

固定床反应器是研究得比较充分的一种 多相反应器，描述固定床反应器的数学模型有多种，大致分为拟均相模型（不考虑流体和固体间的浓度、温度差别）和多相模型（考虑到流体和固体间的浓度、温度差别）两类，每一类又可按是否计及 返混，分为无返混模型和有返混模型，按是否考虑反应器径向的 浓度梯度和温度梯度分为 一维模型和 二维模型。