氣固相接觸催化反應器

這類反應方式在工業上有廣泛的套用，它一般都採用連續操作的方式。這類反應器設計的主要問題是傳熱和催化劑的裝卸。這類反應器主要有三種類型，即絕熱固定床反應器、列管團定床反應器和流化床反應器。

絕熱固定床反應器

單層絕熱固定床反應器的結構非常簡單。它是一個沒有傳熱裝置，只裝有固體催化劑的容器。反應原料從容器的一端輸入，反應產物則從容器的另一端輸出。這類反應器的主要優點是設備結構簡單，空間利用率高、造價低、催化劑裝卸容易。但是，在這類反應器中，反應物料和催化劑的溫度是變化的。對於放熱反應，從進口到出口溫度逐漸升高。對於吸熱反應，從進口到出口溫度逐漸降低。而且反應過程的熱效應越大，進出口的溫差越大。由於這個特點使得單層絕熱固定床反應器只適用於過程熱效應不大、反應產物比較穩定、對反應溫度變化不太敏感、反應氣體溫合物中含有大量惰性氣體（例如水蒸汽或氮氣），一次通過反應器轉化率不太高的過程。例如，氯苯的氣相水解制苯酚，甲醇的氧化脫氫制甲醛等，另外，單層絕熱固定床反應器中的催化劑層不宜太厚，以免進口和出口的溫差太大，因此，只適用於反應停留時間短的過程。

列管式固定床反應器

列管式固定床反應器的結構類型很多,最簡單的結構類似於單程列管式換熱器，催化劑放在列管內，載熱體在管外進行冷卻或加熱。對於放熱反應，可以用熔鹽或其它載熱體將熱效應移出。熱的載熱體經廢熱鍋爐降溫後再返回列管反應器，廢熱鍋爐吸收熱量後可產生0.6~2.0MPa的水蒸汽。熔鹽是等分子比硝酸鉀和亞硝酸鈉的混合物，熔點141℃，可在147~540℃操作。它的優點是比熱和導熱係數大，傳熱效果好。對於吸熱反應，根據所要求的溫度，可以用液態或蒸汽態的載熱體進行加熱。另外也可以用電熱或用外部管式爐加熱（多段固定床反應器）。

流化床反應器

它的基本結構如圖所示，主要構件是殼體、氣體分布板、熱交換器、催化劑回收裝置。有時為了減少反向混合併改善流態化質量，還在催化劑床層內附加擋板或擋網等內部構件

流態化的基本原理是：當氣體經過分布板以適當速度均勻地通過粉狀催化劑床層時，催化劑的顆粒被吹動，漂浮在氣體中做不規則的激烈運動，整個床層類似沸騰的液體一樣，能夠自由運動，所以又叫做沸騰床。

流化床的主要優點是：採用細顆粒催化劑有利於反應氣體在催化劑微孔中的內擴散，催化劑表面的利用率高。加強床層的傳熱，床層溫度均勻，可控制在1~3℃的溫度差範圍內。便於催化劑的再生和更換。製造費用比列管式固定床低得多。流化床反應器廣泛用於空氣氧化、催化裂化等反應過程。

流化床的主要缺點是，由於返混作用，對於某些反應轉化率和選擇性不如固定床；催化劑容易磨損流失；不能使用表面型顆粒狀催化劑。

氣固相接觸催化反應器

基本介紹