固体催化剂和固体催化剂填充床的机械强度及其可靠性是固定床反应系统整体可靠运行的基础之一。本论文阐述了催化剂强度失效、强度Weibull统计以及强度可靠性思想。固体催化剂是典型的脆性材料,其强度失效是由于催化材料中的裂纹或缺陷边缘处的拉应力集中而导致的脆性断裂。孔隙、晶界、位错以及不连续点等缺陷的大小、形状、取向的随机化造成了催化剂强度数据的高度离散。实验证明,催化剂强度的离散性质可以用Weibull分布来描述。Weibull统计可以用来计算指定负载下催化剂颗粒的强度失效概率,为催化剂强度可靠性的预测提供了理论方案。低负载条件下强度失效概率和Weibull模量均是固体催化剂强度可靠性的特征指标。研究了固体催化剂机械强度测试与表征技术。讨论了强度Weibull统计的适用性。应力分析和实验结果表明,除挤条催化剂压碎强度测试外,本论文中采用的其余几种强度测试(球形催化剂压碎强度、打片柱状催化剂压碎和刀刃切断强度、挤条催化剂刀刃切断和三点弯曲强度)下的试样失效均有单一的破坏方式,不同试样内部诱发了相同拉应力分布,而且试样失效是由拉应力导致的脆性断裂,因此强度数据符合两参数Weibull分布。还讨论了强度测试方法的适用性。结果表明,压碎强度测试适用于球形催化剂,压碎和刀刃切断强度测试适用于打片柱状催化剂,刀刃切断和三点弯曲强度测试适用于挤条催化剂。考察了强度测试颗粒数与估算方法(线性回归、加权线性回归、最大似然法)对固体催化剂Weibull参数的影响。采用Monte Carlo模拟技术来获得Weibull参数的统计属性。结果表明,最大似然法可获得最高估算精度,但可靠性预测安全性较差。采用权函数Wi = Fi2和概率估算式Pf (Fi )= (i ?0.3) (n +0.4)或Pf (Fi )= (i ?38) (n +14)的加权线性回归法不但具有与最大似然法相近的估算精度,而且安全性很高; 因此被认为是工程设计中最好的方法。模拟还表明,任何估算方法的精度都随着测试颗粒数的增加而显著提高。为了获得可靠的Weibull参数,机械强度测试必须进行30-60个颗粒。研究了固体催化剂填充床的机械强度可靠性。提出了整体堆积压碎强度模型。模型表明,外加负载与堆积体破碎率间的关系类似Weibull公式。球形催化剂实验表明,在低破碎率范围内强度模型是有效的。初步关联了催化剂单颗粒性能和整体堆积性能。还通过选取细粉率强度指标,推广了强度模型的适用对象。床层压降研究表明,随着床层颗粒强度失效床层压降存在一个猛增点。提出压降猛增点可以作为颗粒填充床机械强度可靠性的特征点。实验结果表明,压降猛增是由于破碎率或细粉率超过某一临界点而产生的突变效应,床层颗粒二次破碎是压降猛增的前提。