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冷卻器是指用粒狀固體催化劑或固體反應(yīng)物填充反應(yīng)器，形成一定高度的疊層床。當(dāng)氣體或液體物料通過顆粒間隙流經(jīng)靜態(tài)固定床時(shí)，實(shí)現(xiàn)了非均相反應(yīng)過程。這種反應(yīng)器的特點(diǎn)是設(shè)備中填充的固體顆粒是固定的，這不同于移動(dòng)床和流化床中固體物料在設(shè)備中移動(dòng)，也稱為填充床反應(yīng)器。固定床反應(yīng)器廣泛應(yīng)用于氣固反應(yīng)和液固反應(yīng)過程中，如氨工業(yè)中的固定半水煤氣發(fā)生器、水處理中的固定床離子交換柱等。滴流床反應(yīng)器也可以屬于固定床反應(yīng)器。氣相和液相以氣-液-固接觸的形式向下流經(jīng)床層。
冷卻器的優(yōu)點(diǎn)：
1.當(dāng)反應(yīng)伴隨著一系列副反應(yīng)時(shí)，必須獲得小的返混、液體和金屬催化劑之間的合理接觸以及高選擇性。
2.金屬催化劑機(jī)械設(shè)備消耗量小。
3.結(jié)構(gòu)簡單。
冷卻器的缺陷：
1.當(dāng)熱傳導(dǎo)不良且反應(yīng)放熱很大時(shí)，即使管式換熱器反應(yīng)器也有可能出現(xiàn)失控溫度(反應(yīng)溫度失去控制，大大超過允許范圍)。
2.在操作過程中，金屬催化劑不能拆卸和更換。金屬催化劑必須經(jīng)常循環(huán)使用的反應(yīng)通常不適合應(yīng)用。它通常被循環(huán)流化床反應(yīng)器或移動(dòng)床反應(yīng)器所取代。
固定床反應(yīng)器中的金屬催化劑不限于顆粒物，具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的金屬催化劑長期以來一直用于工業(yè)生產(chǎn)。蜂窩狀和纖維狀金屬催化劑也得到了廣泛的應(yīng)用。
數(shù)學(xué)分析模型：
固定床反應(yīng)器是一種具有充分科學(xué)研究的多組分反應(yīng)器。描述固定床反應(yīng)器的數(shù)學(xué)分析模型多種多樣，大致可分為兩類：準(zhǔn)均質(zhì)固體模型和多組分固體模型。返混可以考慮在每一類中，分為非返混固體模型和返混固體模型。根據(jù)是否考慮反應(yīng)器軸向濃度梯度和溫度場，將其分為一維固體模型和二維固體模型。
冷卻器工藝設(shè)計(jì)原則：
1.工藝設(shè)計(jì)不僅是催化劑消耗量的簡單計(jì)算和優(yōu)化，還根據(jù)工藝特點(diǎn)和項(xiàng)目實(shí)際情況，從工程角度確定工藝操作參數(shù)。
2.催化床的類型和結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)工藝操作參數(shù)、設(shè)備準(zhǔn)備和維護(hù)、催化劑裝卸等要求綜合選擇。
3.高壓反應(yīng)器的氣缸應(yīng)配備催化床、床外熱交換器、冷沖擊氣管和熱電偶管，有時(shí)還應(yīng)配備用于啟動(dòng)預(yù)熱的電加熱器。這些組分在反應(yīng)器中應(yīng)合理組合，催化劑的負(fù)載系數(shù)應(yīng)高，氣流分布應(yīng)均勻，流經(jīng)反應(yīng)器的氣流壓降應(yīng)小。
4.考慮到反應(yīng)器內(nèi)某些部件在高溫下的機(jī)械強(qiáng)度和溫差應(yīng)力，機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)可靠。
5.對于多級催化床，應(yīng)適當(dāng)設(shè)計(jì)級間氣體和冷卻氣體的分布以及均勻混合裝置。
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