本实用新型公开了一种膜式壁壳式反应器，具有筒体，上封头，下封头，筒体内环形设置有用于移走反应热量的由无缝钢管和换热翅片组成的膜式壁，每两个膜式壁之间形成的空腔组成直径不等的波齿圆柱形催化剂床，催化剂床内填装有催化剂，膜式壁上下端分别与上分联箱和下分联箱相连，上分联箱和设置在上封头上的出水管之间设置有上总联箱，下分联箱和设置在下封头上的进水管之间设置有下总联箱，组成用于移热介质沸水流动的连通的组合体，筒体内位于膜式壁上方位置设置有绝热层体。该反应器移热能力强，运行阻力低，气体转化率高，体积小，可降低制造成本，延长使用寿命，适用于合成、脱水、缩合、分解以及气体净化等装置上。