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二、气固相固定床催化反响器的结构

〔一〕绝热式固定床反响器

绝热式固定床反响器内部无换热构件，只有一段催化剂床层

的称为单段绝热式，有多段催化剂床层的称为多段绝热式。绝热

式反响器结构简单、造价低、反响器内体积可以充分利用，一般

用于反响热较小，反响温度允许波动范围较宽的场合。

1.单段绝热式固定床反响器

单段绝热式固定床反响器是在一个中空圆筒的底部放置搁板

〔支撑板〕，在搁板上堆积固体催化剂。反响气体经预热到适当

温度后，从圆筒体上部通入，经过气体预分布装置，均匀通过催

化剂层进行反响，反响后的气体由下部引出，如图9所示。

这类反响器结构简单，生产能力大。对于反响热效应不大，

反响过程允许温度有较宽变动范围的反响过程，常采用此类反响

器。

一个典型的例子是乙苯脱氢制苯乙烯，反响需热140kJ/mol，

这是靠参加2.6倍〔质量〕于乙苯的高温水蒸气〔710℃〕来供

给的。乙苯与水蒸气混合后在630℃入催化剂床层，而离床时那

么因反响吸收热量而降到565℃。单段绝热式一般适用于绝热温

升较小的反响。以天然气为原料的大型氨厂中的一氧化碳中〔高〕

温变换及低温变换甲烷化反响都采用单段绝热式。

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对于热效应较大的反响只要对反响温度不很敏感或是反响速

率非常快的过程，有时也使用这种类型的反响器。例如甲醇在银

或铜的催化剂上用空气氧化制甲醛时，虽然反响热很大，但因反

响速率很快，那么只用一薄薄的催化剂床层即可，如图10所示。

此一薄层为绝热床层，下段为一列管式换热器。反响物预热到

383K，反响后升温到873~923K，就立即在很高的混合气体线速

度下进人冷却器，防止甲醛进一步氧化或分解。

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单段绝热式固定床反响器的缺点是反响过程中温度变化较

大。当反响热效应较大而反响速率较慢时，绝热升温必将使反响

器内温度的变化超出允许范围。多段绝热式固定床反响器是为弥

补此缺乏而提出的。

2.多段绝热式固定床反响器

多段绝热式固定床反响器中，反响气体通过第一段绝热床反

响至一定的温度和转化率时，将反响气体冷却至远离平衡温度曲

线的状态，再进行下一段的绝热反响。反响和冷却〔或加热〕过

程间隔进行，根据反响的特征，一般有二段、三段或四段绝热床。

根据段间反响气体的冷却或加热方式，多段绝热床又分为中间间

接换热式〔中间换热式〕和冷激式。中间间接换热式是在段间装

有换热器，其作用是将上一段的反响气冷却，同时利用此热量将

未反响的气体预热或通入外来载热体取出多余反响热，图11〔a〕

是在两个单层绝热反响器之间加换热器来调节温度的。如炼油工

业中的重整就有用四台反响器的，而在每两台之间有一加热炉，

把因吸热而降温的物料重新加热升温，以进入下一段去反响。图

11〔b〕的情况与图11〔a〕相仿，水煤气转化及二氧化硫的氧

化就常用图11〔b〕或图11〔a〕的方式。图11〔c〕是在层间参

加换热盘管的方式。二氧化硫氧化等常用多段间接换热式。由于

这种换热装置效率不高，而且层间容积不能太大，因此只适用于

换热量要求不太大的情况。如环己醇脱氢制环己酮及丁二醇脱水

制丁二烯等。

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