固定床反应器是一种在设备内部加入催化颗粒形成催化床层,流体流过催化床层的过程中与催化颗粒或直接参与化学反应的反应物相接触,实现气-固相或液-固相反应的装置。固定床反应器最主要的特点就是在工作过程中,催化颗粒保持接近于静止的状态。针对目前高浓度有机废气的处理存在的难题,提出了一种废气处理流程,该流程可以实时控制反应器内的温度和充分利用废气处理时释放的反应热。为了满足该套流程中的核心设备进行大通量换热的要求,利用装置通过多流股的换热和绕管式结构的设计设计思想,提出了一种绕管式固定床反应器。固定床反应器内流体流过催化床层时会产生能量损失,这部分能量损失通过入口、出口处流体的压力降可以得到直观的反映。为了防止流体在流动过程中由于动力不足导致反应器的连续工作被迫停止的情况发生,需要在整个流程之初对气体进行增压,而气体增压过程势必会耗费一部分能量,这部分能量的来源需要投入相应的经济成本。流体流过管道以及催化床层产生的压力降越大,相应的经济成本也就越高。因此在流程设计之前有必要对固定床反应器压力降变化的影响因素及它们之间的对应关系进行研究,最终实现降低固定床反应器压力降以及对整个固定床反应器压力降性能评估的目的。对于管程的压力降部分,本文利用实验测量结果与螺旋盘管阻力计算结果相比较,对计算公式进行了验证,同时发现了降低管程压力降的方法。对于壳程的压力降部分,本文对缠绕管式固定床反应器管外填充催化颗粒条件下的压力降进行了模拟和实验研究。在模拟方面,本文采用了CFD-DEM的方法进行研究。在实验方面,本文通过改变流体流速、催化颗粒大小及形状等因素,对流体流过催化床层时产生的压力降进行测量。并将实验测量结果与Ergun公式计算结果相比较,在验证欧根公式的同时也可以说明实验的严谨性。本文从如下三个方面入手进行分析:(1)对5组不同大小、形状颗粒的固定床反应器床层压力降进行CFD-DEM耦合分析,将各组模拟计算结果进行比较。首先将计算结果与实验结果进行比较,进行模型验证。随后选用几组不同尺寸和形状的颗粒进行模拟,将各组数据绘制图表进行观察,得出有效的降低床层压力降的手段。最终得出了一种相较于球形颗粒能够明显降低床层压力降的颗粒。(2)从催化颗粒参数和气体流速两个方面对绕管式固定床反应器的压力降进行研究,通过实验结果得出有效的抑制床层压降的方法。利用4组不同参数的催化颗粒进行对比实验,在相同的气体流速下分别测量绕管式换热固定床反应器壳程压力降,对各组实验结果进行比较分析颗粒参数对床层压力降的影响。在0.1m/s~2.0m/s的流速范围内进行多组实验,重复实验得到了气体流过不同催化颗粒填充得到的催化床层的压力降随气体流速变化曲线。(3)利用理论计算结果与实验测量结果相对比,验证绕管式反应器床层压降的计算公式,用以预测在其他床层条件下的固定床反应器床层压降。本文采用在壳程中填装催化颗粒的绕管式结构反应器,由于与常规的管内填充催化颗粒在结构上具有很大的差异,因此需要对改进过后的公式的实用性进行分析验证。将改进后的Ergun公式计算结果与实验测量结果进行比较,验证了公式的可靠性。