活性炭吸附有机物的吸附热可由手册中查出。该热量消耗于加热混合气、炭、砾石、吸附器及绝热材料等。例如用吸附氯气后的活性炭净化汞蒸气，待吸附器饱和后，重新更换吸附剂。为了维持连续吸附，净化系统中应不少于二台吸附器交替进行吸附及解吸过程。床层静止不动，流体通过床层进行反应。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。
求吸附器的工作原理
吸附器吸附器是装有吸附剂实现气一固吸附和解吸的设备。
分类与结构 按吸附器操作时吸附剂的运动状态，吸附器分为固定床吸附器、流动床吸附器和沸腾床吸附器。工业废气净化多采用固定床吸附器。固定床吸附器有立式、卧式和环形三种，在外形大小相同条件下，环形吸附器的接触面积最大。
固定床吸附器基本结构见图1。
图1 立式吸附器
1—送蒸气空气混合物入吸附器的接管 2—除去被吸蒸气后的空气排出管 3—加料孔 4—活性炭及砾石排出孔 5—框架 6—带有有孔侧壁的蒸气空气混合物分配器 7—送直接蒸气人吸附器的鼓泡器 8—圆筒形凝液排除器 9—凝液排出管 10—进水管 11—温度计插套 12—解吸时的蒸气排出管 13—排气管 14—压力计连接管 15—安全阀连接管
固定床吸附器的设计 以活性炭吸附有机溶剂为例。
1．确定废气处理量
处理风量应根据车间内有机溶剂的蒸发量(即吸附质)、有机气体的爆炸下限，配制车间的排气量进行计算，同时确定废气的初始浓度。
(1)有机溶剂蒸发量计算
可以按实际溶剂消耗量计算、相对挥发度的近似
计算或用马札克公式(式1)计算。
(1)
式中 G——有机蒸气蒸发量，g／h；
W——车间内风速，m／s；
p饱——有机溶剂在室温时饱和蒸气压，Pa；
F——有机溶剂敞露面积，m2；
M —有机溶剂分子量。
(2)确定有机溶剂的爆炸下限
从有关手册查出该有机溶剂的爆炸下限或用计算法求得(详见“爆炸极限”条目)。
(3)配气原则
一般将排气浓度控制在爆炸下限浓度的10%～25％左右。
(4)废气初始浓度
Go=G／V (2)
式中 Go——废气中吸附质的初始浓度，g／m3；
G——吸附质的蒸发量，g／h；
V——废气体积流量，m3/h。
2．确定吸附剂用量
(1)确定保护作用时间
常用希洛夫方程(式3)近似计算：
(3)
式中 τ——保护作用时间，s；
α——平衡静活性，％；
ρ——吸附剂松密度，kg／m3；
W——通过吸附剂层的气体流速，m／s；
Co——气流中吸附质初始浓度，kg／m3；
L——吸附剂床层厚度，m；
h——吸附剂“死层”厚度，m。
吸附剂床层厚度的选择决定了保护作用时间的长短，活性炭吸附有机溶剂的床层厚度一般选择0．5～1m。若厚度过高，炭层阻力加大，设备体积加大，解吸时蒸气耗量亦会增加，所以保护作用时间的确定是经济指标和技术指标的综合结果。
“死层”厚度的选择一般为吸附剂床层厚度的8％～15％。
吸附过程的每次间歇操作的持续时间(即保护作用时间)，还可以根据实际吸附剂层的平均终活性与初活性，用物料衡算来确定。
(4)
式中 τ——保护作用时间，s；
G——吸附剂用量，kg；
a终——吸附剂终活性，即最终炭层中含有吸附质的重量百分数；
a初——吸附剂的初活性，即初始炭层中含有吸附质的重量百分数；
W——吸附剂层截面气流速度，m／s；
S——吸附剂层截面积，m2；
Co——气流吸附质初始浓度，kg／m3。
C残——吸附器出口气流吸附质的残留浓度，kg／m3。
(2)吸附剂床层面积
S=V／W (5)
式中 V——废气体积流量，m3／h；
W——通过吸附剂截面气流速度，m／s。
一般空塔流速在0．2～0．4m／sE右。
(3)吸附剂用量
G=LSρ (6)
式中符号同前。
3．吸附热造成的升温
用活性炭吸附物质时，所放出的吸附热使炭层及混合气升温，不利于吸附的进行。活性炭吸附有机物的吸附热可由手册中查出。根据吸附器中装炭总量及每次间歇吸附时被吸物质的总量，计算吸附放出的总热量。该热量消耗于加热混合气、炭、砾石、吸附器及绝热材料等。但大部分热量被混合气吸收，假定混合气比热等于空气比热，可求得混合气的升温。
4．解吸时水蒸气的消耗量
水蒸气消耗量的一般经验值：每回收1kg苯消耗3～5kg水蒸气。
5．吸附剂层阻力
(7)
式中 λ——外摩擦系数，是雷诺数(Re)的函数。
Re＜20时， ；
Re在20～2 000时， ；
Re＞2000时，λ=0．4j
L——吸附剂层厚度，m；
W隙——气体在吸附剂层的孔隙中的真实速度，m／s；
ρ——气体密度，kg／m3；
d当——当量直径，m；
式中 V隙——单位体积吸附剂层中颗粒空隙所占的百分比，又称床层孔隙度；
σ——单位体积床层中全部吸附剂颗粒的表面积，m2／m3；
△p的计算值应与实测值对照，才比较可靠。
吸附净化系统的安全技术 吸附净化系统的安全是极其重要的，应注意以下几个方面。
1．保证吸附器和管道的密闭
设备和管道应具有最少的可拆卸接合；排送含有有机溶剂的管道壁厚应大于5mm；含有机溶剂的设备和管道均应经过砾石阻火器与大气相通。
2．杜绝工作场所产生火花
马达应是防爆型的或放在专门隔离的场所；防静电、防雷击。
3．杜绝活性炭升温到接近其燃点(300℃)
严格控制炭层温度，测温点应能达到炭层中心及炭层的各部分；应避免炭层的急剧氧化而放出大量热；解吸时炭层温度控制在105～110℃之间，解吸用的过热蒸气不应高于120℃；解吸后应在100℃以下干燥炭层，然后用冷空气将活性炭冷却至40℃以下；若炭层冒烟或引燃时，应立即引水缓慢淹没炭层，不可鼓风；避免解吸冷凝液倒流人炭层而剧烈放热；吸附器停止操作时间超过24h，活性炭在解吸后应用水淹没炭层。
吸附流程 吸附净化流程分为非再生吸附净化流程和再生吸附净化流程。
1．非再生吸附净化流程
吸附器可以并联，也可以串联。例如用吸附氯气后的活性炭净化汞蒸气，待吸附器饱和后，重新更换吸附剂。
2．再生吸附净化流程
再生吸附净化流程主要用于净化含有机溶剂的废气，并回收有机溶剂。该流程包括：活性炭吸附有机蒸气(吸附)、从活性炭中解吸有机溶剂(解吸)、用热空气吹干或烘干活性炭(干燥)、用冷空气冷却活性炭(冷却)四个步骤。为了维持连续吸附，净化系统中应不少于二台吸附器交替进行吸附及解吸过程。典型流程见图2。
图2 有再生系统的活性炭吸附净化设备
1—过滤器 2—风机 3—空气冷却器 4—第Ⅰ号吸附器 5—第Ⅱ号吸附器 6—冷凝器 7—分离器
——摘自《安全科学技术百科全书》（中国劳动社会保障出版社，2003年6月出版）
影响固定床反应器催化剂床层空隙率的因素及如何影响
1.固定床同一横截面处径向空隙率不相等；
2.床层直径与颗粒直径比越大，床层空隙率分布越均匀；
3.空隙率其它影响因素:催化剂形状、粒度分布以及装填方式。
固定床反应器
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。分类 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(图4),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 固定床反应器 固定床反应器 固定床反应器 固定床反应器-特点 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。
数学模型 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。
