定義：固定床反應(yīng)器（Fixed Bed Reactor）是一種將固體顆粒（如催化劑,、吸附劑,、惰性填料）固定在反應(yīng)器內(nèi)，流體（氣體或液體）通過床層進行傳質(zhì),、傳熱及化學(xué)反應(yīng)的裝置,。其核心特征是固體相靜止，流體相流動,，通過兩者的接觸實現(xiàn)目標過程,。
傳質(zhì)過程：
流體通過固體顆粒間隙時,，反應(yīng)物從主流體擴散至顆粒表面,，產(chǎn)物反向擴散回流體。
關(guān)鍵影響因素：流體流速,、顆粒粒徑（粒徑越小,，比表面積越大，傳質(zhì)效率越高,，但壓力降增大）,。
傳熱過程：
反應(yīng)熱或外界熱量通過流體與固體顆粒的接觸傳遞，需控制床層溫度均勻性（避免熱點導(dǎo)致催化劑失活）,。
常見控溫方式：夾套換熱、內(nèi)置換熱管,、分段加熱 / 冷卻,。
反應(yīng)過程：
| 組件 | 功能描述 | 設(shè)計要點 |
|---|
| 反應(yīng)器主體 | 容納固體床層，提供反應(yīng)空間,，材質(zhì)需耐高溫,、腐蝕（如不銹鋼、陶瓷）。 | 長徑比（L/D）通常為 5-20,，避免流體偏流,；高壓反應(yīng)器需符合壓力容器標準。 |
| 流體分布系統(tǒng) | 確保流體均勻通過床層,，防止 “溝流"（流體繞過部分床層導(dǎo)致反應(yīng)不均）,。 | 底部設(shè)置多孔分布板（孔徑 0.5-2mm），上方鋪石英砂（20-40 目）墊層找平,。 |
| 加熱 / 冷卻系統(tǒng) | 維持反應(yīng)溫度,，常見電加熱套、夾套（通入導(dǎo)熱油 / 蒸汽）,、內(nèi)置盤管,。 | 溫控精度 ±1℃，軸向溫度梯度≤5℃/cm,，熱點溫度不超過催化劑耐受上限,。 |
| 進 / 出料系統(tǒng) | 控制流體流量、壓力,，原料預(yù)處理（如汽化,、混合、過濾）,。 | 氣體用質(zhì)量流量計（精度 ±1%）,，液體用計量泵；高壓反應(yīng)需背壓閥穩(wěn)壓,。 |
| 檢測系統(tǒng) | 監(jiān)測溫度（多點熱電偶）,、壓力（差壓變送器）、流量及產(chǎn)物組成（如氣相色譜）,。 | 數(shù)據(jù)實時采集,，床層壓力降 ΔP≤0.05MPa，避免堵塞,。 |
按流體相態(tài)分類：
氣 - 固固定床：最常見，如催化重整（石油煉制）,、合成氨（N?+H?→NH?）,、CO?催化加氫制甲醇。
液 - 固固定床：如廢水處理（活性炭吸附）,、液相催化加氫（植物油氫化）,。
氣 - 液 - 固三相固定床：如費托合成（合成氣→液態(tài)烴），需同時考慮氣液分布,。
按操作方式分類：
絕熱式：無外部換熱,，靠反應(yīng)熱或原料預(yù)熱維持溫度,，適用于熱效應(yīng)小的反應(yīng)（如脫硫）。
非絕熱式：通過換熱裝置控溫,，適用于強吸熱 / 放熱反應(yīng)（如乙烯氧化制環(huán)氧乙烷）,。
工業(yè)典型應(yīng)用：
石油化工：催化裂化（重質(zhì)油→汽油）、催化加氫脫硫（去除油品含硫化合物）,。
煤化工：煤氣化制合成氣（固定床煤氣化爐）,、甲醇合成（Cu-Zn 催化劑固定床）。
環(huán)保領(lǐng)域：VOCs 催化燃燒（蜂窩狀催化劑固定床）,、煙氣脫硝（SCR 技術(shù)）,。
