固定床反应器阅读：18

　　1.优点

　　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。

　　催化剂机械损耗小。

　　结构简单。

　　2.缺点

　　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）。

　　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。

　　固定床反应器通常由以下部分组成：

　　1.反应器壳体：耐压、耐温、耐腐蚀的压力容器（立式或卧式），材质多为碳钢、不锈钢或内衬耐火/防腐材料。

　　2.催化剂床层：装填有固定不动的固体催化剂颗粒（如球形、条形、蜂窝状），是反应发生的核心区域。

　　3.分布器：位于床层上方，用于均匀分配进料流体，避免“沟流”或“壁流”。

　　4.支撑板/格栅：位于床层底部，承载催化剂重量并允许流体通过。

　　5.换热系统（可选）：

　　绝热式：无外部换热，靠反应自身热效应；

　　列管式：催化剂装在管内，管间通冷却/加热介质（如熔盐、导热油）；

　　多段冷激式：分段注入冷原料控制温度。

　　反应物料（气相或液相）从反应器顶部或底部进入，以一定流速穿过静止的催化剂床层。在催化剂表面发生吸附、反应、脱附等过程，生成目标产物后从出口流出。

　　由于催化剂固定不动，流体流动接近平推流（PFR），返混小，转化率高，选择性好。

　　操作关键参数

　　1.空速（GHSV/LHSV）：单位时间单位催化剂体积处理的原料量，影响转化率与接触时间；

　　2.温度分布：需监控床层轴向与径向温度，防止超温；

　　3.压力降：反映床层堵塞或粉碎情况，异常升高需及时处理；

　　4.原料纯度：毒物（如S、P、As）会使催化剂永久失活，需严格预处理。

　　1.石油炼制

　　催化加氢精制：在固定床中使用钴钼或镍钼催化剂，脱除原油馏分中的硫、氮、氧及金属杂质，生产清洁汽柴油。

　　催化重整：以铂-铼/氧化铝为催化剂，将低辛烷值石脑油转化为高辛烷值芳烃和氢气，用于汽油调和与化工原料。

　　加氢裂化：在高温高压下，将重质油（如减压瓦斯油）裂解为轻质燃料（航煤、柴油），催化剂通常为分子筛负载金属。

　　2.基础化学工业

　　合成氨：铁基催化剂（如熔铁催化剂）在高压固定床中将氮气和氢气转化为氨（Haber-Bosch工艺）。

　　甲醇合成：铜-锌-铝氧化物催化剂在250–300°C、5–10 MPa下将合成气（CO/CO₂/H₂）转化为甲醇。

　　硫酸生产：二氧化硫（SO?）在五氧化二钒（V?O?）催化剂作用下氧化为三氧化硫（SO₃），是接触法核心步骤。

　　乙烯环氧化制环氧乙烷：银催化剂固定床反应器实现高选择性氧化，是重要的有机中间体工艺。

　　3.精细化工与医药中间体

　　苯加氢制环己烷：用于尼龙6/66原料生产，采用镍或钯催化剂。

　　对苯二甲酸（PTA）精制：粗TA在固定床中加氢去除4-CBA等杂质，满足聚酯级纯度要求。

　　选择性加氢/脱氢：如硝基苯加氢制苯胺、醇脱氢制醛酮等，常用于香料、农药、医药中间体合成。

　　4.环境保护（废气/废水治理）

　　SCR脱硝（选择性催化还原）：在电厂、水泥厂烟气中，NH₃在V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂表面将NOx还原为N₂和H₂O。

　　VOCs（挥发性有机物）催化燃烧：在200–400°C下，贵金属（Pt/Pd）或过渡金属氧化物催化剂将苯、甲苯、甲醛等彻底氧化为CO₂和H₂O。

　　汽车尾气净化（三元催化器）：虽为整体式蜂窝结构，但原理属于固定床，同时处理CO、HC和NOx。

　　5.新能源与碳中和相关技术

　　CO₂甲烷化（Sabatier反应）：利用镍基催化剂将CO₂与H₂转化为CH₄，用于Power-to-Gas储能或合成天然气（SNG）。

　　生物质气化合成气净化：通过固定床脱除焦油、硫化物等杂质，提升合成气品质。

　　绿氢下游合成：如CO₂加氢制甲醇、费托合成制液体燃料，均依赖高效固定床反应系统。

　　6.无机材料与特种气体生产

　　氯化氢氧化制氯气（Deacon工艺）：CuCl₂催化剂固定床实现HCl资源化。

　　高纯硅制备：三氯氢硅（TCS）在固定床中氢还原生成多晶硅，用于光伏与半导体产业。

　　臭氧分解：在实验室或洁净室中，MnO₂固定床用于安全分解残余臭氧。