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冷卻器是指用粒狀固體催化劑或固體反應物填充反應器，形成一定高度的疊層床。當氣體或液體物料通過顆粒間隙流經(jīng)靜態(tài)固定床時，實現(xiàn)了非均相反應過程。這種反應器的特點是設備中填充的固體顆粒是固定的，這不同于移動床和流化床中固體物料在設備中移動，也稱為填充床反應器。固定床反應器廣泛應用于氣固反應和液固反應過程中，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。滴流床反應器也可以屬于固定床反應器。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：
1.當反應伴隨著一系列副反應時，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.金屬催化劑機械設備消耗量小。
3.結(jié)構(gòu)簡單。
冷卻器的缺陷：
1.當熱傳導不良且反應放熱很大時，即使管式換熱器反應器也有可能出現(xiàn)失控溫度(反應溫度失去控制，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)使用的反應通常不適合應用。它通常被循環(huán)流化床反應器或移動床反應器所取代。
固定床反應器中的金屬催化劑不限于顆粒物，具有網(wǎng)絡結(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用。
數(shù)學分析模型：
固定床反應器是一種具有充分科學研究的多組分反應器。描述固定床反應器的數(shù)學分析模型多種多樣，大致可分為兩類：準均質(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。
冷卻器工藝設計原則：
1.工藝設計不僅是催化劑消耗量的簡單計算和優(yōu)化，還根據(jù)工藝特點和項目實際情況，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)應根據(jù)工藝操作參數(shù)、設備準備和維護、催化劑裝卸等要求綜合選擇。
3.高壓反應器的氣缸應配備催化床、床外熱交換器、冷沖擊氣管和熱電偶管，有時還應配備用于啟動預熱的電加熱器。這些組分在反應器中應合理組合，催化劑的負載系數(shù)應高，氣流分布應均勻，流經(jīng)反應器的氣流壓降應小。
4.考慮到反應器內(nèi)某些部件在高溫下的機械強度和溫差應力，機械結(jié)構(gòu)應可靠。
5.對于多級催化床，應適當設計級間氣體和冷卻氣體的分布以及均勻混合裝置。
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