气固相催化反应固定床装置操作说明

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固定床气固相催化反应工程

固定床气固相催化反应工程

固定床气固相催化反应工程引言固定床气固相催化反应工程是一种重要的化学工程领域,广泛应用于石化、生物质转化和环保领域。

本文将介绍固定床气固相催化反应工程的基本概念、原理及其在实际应用中的重要性。

固定床气固相催化反应工程是指在固定床催化剂上进行的气固相催化反应过程,其特点是催化剂稳定性高,反应产物易于分离,反应条件易于控制。

基本概念固定床气固相催化反应工程是指将气体在固定床催化剂上进行气相催化反应的一种工程化技术。

通常,固定床催化反应器由反应器壳体、催化剂床层、进料装置、催化剂床层和出料装置等组成。

固定床催化剂是反应器中的核心部件,其选择应考虑催化剂的活性、选择性、稳定性和成本等因素。

常用的固定床催化剂包括金属催化剂、金属氧化物催化剂、分子筛催化剂等。

在反应过程中,气体通过催化剂床层与催化剂进行接触,发生催化反应,生成所需的产物。

原理固定床气固相催化反应工程的原理基于气体在催化剂床层中与催化剂发生接触与化学反应的过程。

反应过程可以分为吸附、扩散和反应三个步骤。

首先,气体组分通过物理吸附或化学吸附附着在催化剂表面。

随着反应进行,反应物逐渐被吸附到催化剂表面,形成活性吸附物种。

然后,吸附在催化剂表面上的反应物分子通过表面扩散进入催化剂内部,与催化剂中的活性中心发生反应。

在扩散过程中,反应物分子移动到催化剂内部,并在催化剂孔隙中扩散。

最后,反应物在催化剂内部与催化剂活性中心发生反应,生成所需的产物。

反应产物可以通过物理吸附或化学反应从催化剂表面解吸并释放出来。

应用领域固定床气固相催化反应工程广泛应用于石化、生物质转化和环保领域。

具体应用包括以下几个方面:1.石化领域:固定床气固相催化反应工程在石化行业中广泛应用于合成氨、氢气制备、甲醇制备、乙烯制备等重要化学反应过程中。

通过优化反应条件,提高催化剂的活性和选择性,可以提高反应效率,减少能源消耗和废物排放。

2.生物质转化:固定床气固相催化反应工程在生物质转化领域中起到重要作用。

6气固相催化反应固定床反应器

6气固相催化反应固定床反应器

常数k为常数,计算大大简。化
28
• 2绝热:若绝热,则T=Tr,或者认为U=0。
• 此时,将物料衡算式与热量衡算式合并, 可得:
d T H u 0 cA 0A i F A 0 H d x upc g A i m p c
• λ:绝热温升,如果在一定范围内视物性 为常数, λ将不随x及T变化。则:
第二段:
1 x 2out
r x 2in
体积:(非球形颗粒折合成同体积的球形
颗粒应当具有的直径)
1
外球 表面积形 : V (非S体 球6 π 形d3 颗 积 粒折合: 成 6 相V πS同 3 外 表dV
面积的球形颗粒应当具有的直径) 1
球形外SS表 6 πd2面 积 S π S: 2da
若不考虑壁效应,装填有均匀颗粒的床 层,其空隙率与颗粒大小无关。
4
壁效应:靠近壁面处的空 隙率比其它部位大。
为减少壁效应的影响,要 求床层直径至少要大于颗 粒直径的8倍以上。
5
颗粒的定型尺寸--最能代表颗粒性质 的尺寸为颗粒的当量直径。对于非球形 颗粒,可将其折合成球形颗粒,以当量 直径表示。方法有三,体积、外表面积、 比表面积。
dP dl


150 Re m

1
.75

1



3 B
B


g
u
2 m
ds

式中:Re m
: 修正的雷诺数,Re m

dsum g
g 1 B
u
:平均流速
m
空塔气速

l:床层高度
ds : 颗粒当量直径

固定床反应器的日常运行与操作

固定床反应器的日常运行与操作
优化效果
通过优化固定床反应器的操作和催化剂性能,该机构在化 学反应研究和催化剂开发方面取得了重要突破,为相关领 域的发展提供了有力支持。
THANKS
感谢观看
VS
操作员需要通过控制加热和冷却介质 流量来调节反应器的温度。在启动反 应器前,需要预热至适宜的温度,避 免因温度过低导致催化剂失活或因温 度过高导致催化剂烧结。同时,需要 密切关注温度变化,防止因温度过高 或过低对反应结果产生不利影响。
压力调节
压力对固定床反应器的操作具有重要影响,压力波动可能导致催化剂失活或机械 故障。
工作原理
在固定床反应器中,反应物料通过催化剂床层进行化学反应 。催化剂固定在反应器内,不随物料一起流动。反应过程中 ,温度和压力等条件可控制,以获得最佳的反应效果。
流程
固定床反应器的操作流程包括进料、反应、出料等步骤。进 料前需对催化剂进行活化或预处理,出料后通常还需进行后 处理或分离操作。根据不同的化学反应和工艺要求,固定床 反应器的操作参数和流程会有所不同。
03
固定床反应器的操作技巧
进料控制
控制进料流量是固定床反应器操作的关键,流量过快或过慢 都可能影响反应效果。
操作员需要根据反应需求,通过调节进料泵的转速或阀门的 开度,保持稳定的进料流量。同时,需要定期检查进料管线 是否堵塞或泄漏,确保进料流量稳定且符合工艺要求。
温度调节
温度是化学反应的重要参数,对固 定床反应器的温度进行精确控制至关 重要。
优化换热系统
改进换热器设计,提高换 热效率,降低热量损失。
能耗监测与控制
实时监测能耗数据,通过 智能控制技术优化能耗, 降低运行成本。
安全性能提升
安全防护措施
01
安装安全阀、防爆膜等安全设施,预防超压、过热等危险情况。

固定床反应器的设计—固定床反应器特点与结构

固定床反应器的设计—固定床反应器特点与结构

间接换热式催化剂床层绝热操作方程
A-B 反应 x↑
B-C 换热 x不变
C-D 反应 x↑
D-E 换热 x不变
E-F 反应 x↑
F-G 换热 x不变
绝热操作线方程式: 表达温度与转化率的 关系。
反应热效应、绝热温 升、热熔、密度一定 时,反应段斜率相同
1.绝热式固定床反应器
(3)多段式催化床层温度的分布:间接换热式催化剂床层温度分布 和冷激(直接换热)式催化剂床层温度分布
1.绝热式固定床反应器
(2)多段式:有多段催化剂床层,反应和冷却间隔进行。 适应场合:反应热效应较大,反应速率慢的反应。 中间间接换热式:床层间加换热器(),调节温度。如:水煤气转换、二氧化硫的
氧化反应
1.绝热式固定床反应器
(2)多段式:有多段催化剂床层,反应和冷却间隔进行。 适应场合:反应热效应较大,反应速率慢的反应。
中间间接换热式:床层间加换热器(换热盘管),调节温度。如:环己醇脱氢制环己酮 及丁二醇脱水制丁二烯 。
换热盘管
1.绝热式固定床反应器
(2)多段式:有多段催化剂床层,反应和冷却间隔进行。适应反应 热效应较大,反应速率慢的反应。
冷激式:用冷流体直接与上一段出口气体混合来实现降温。多适应于工业上高压力操
•以高温烟道气为载体, 将反应所需热量在反应 管外通过管壁传给催化 剂层
生产实例:乙苯催化脱 氢制备苯乙烯。
2、换热式固定床反应器
(1)外换热式:以各种载热体为换热介质的对外换热式反应器多为 列管式结构。 载热体选择:
低于240℃----加压热水 250—300 ℃ -----导热油 300 ℃ -----熔盐(KNO353%,NaNO27%、NaNO340%) 600—700℃左右----烟道气

气固相反应器

气固相反应器

传热好,温度均匀,易控制,催 萘氧化制苯酐,石 化剂有效系数大,粒子输送容易, 油催化裂化,乙烯 但磨耗大,床内返混大,对高转 氧氯化制二氯乙烷 化率不利,操作条件限制较大 等
气固(催化、 非催化)相
固体返混小,固气比可变性大, 粒子传送较易,床内温差大,调 节困难
石油催化裂化,矿 物的焙烧或冶炼
三、气固相催化反应器的选择
气固相催化反应器选择举例
型式 固定床 流化床 移动床适用的反应应用特点应用举例
气固(催化 或非催化)

返混小,高转化率时催化剂用量 少,催化剂不易磨损,传热控温 不易,催化剂装卸麻烦
乙苯脱氢制苯乙烯, 乙炔法制氯乙烯, 合成氨,乙烯法制 醋酸乙烯等
气固(催化 或非催化)

(二)流化床反应器的类型与结构
1、流化床反应器的结构
1、流化床反应器主体 ➢ 锥底 ➢ 浓相段 ➢ 稀相段 ➢ 扩大段 2、气体分布装置 3、内部构件 4、换热装置 5、气固回收装置
2、流化床反应器的种类 单器反应器
双器反应器--双器由流化床反应器和流 化床再生器组成,多用于催化剂使用寿命 较短容易再生的气固相催化反应过程。
(二)固定床反应器的类型与结构 1、绝热式固定床反应器
单段绝热式固 定床反应器
多段绝热式固定床反应器
债务的连带效应:
• 债务的税盾效应 • 新债务的发行成本 • 财务困境成本
例10-3 调整的净现值法的应用 假定已知某公司的信息如下:
营业收入:每年为500万元,永续年金; 营业成本:为营业收入的60%; 折旧:每年为50万元; 净营运资本增加额:每年为0元; 资本支出:每年为50万元; 所得税税率为25%,全权益融资公司的资本成本R0

固定床反应器选择与操作

固定床反应器选择与操作
• (2)开启仪表各开关时指示灯不亮,并且没有继电器吸合声,则分保 险坏或接线有脱落的地方。
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任务2 固定床反应器的操作
• (3)开启电源开关有强烈的交流震动声,则是接触器接触不良,应反 复按动开关可消除。
• (4)仪表正常但电流表没有指示,可能保险坏或固态继电器坏。 • (5)控温仪表、显示仪表出现四位数字,则告知热电偶有断路现象。 • (6)反应系统压力突然下降,则有大泄漏点,应停车检查。 • (7)电路时通时断,有接触不良的地方。 • (8)压力增高,尾气流量减少,系统有堵塞的地方,应停车检查。 • (9)当尾气转子有液体出现时,说明冷却水加入量不够,须增加水量;
项目三 固定床反应器选择与操作
• 任务1固定床反应器的选择 • 任务2固定床反应器的操作 • 任务3学习拓展
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任务1 固定床反应器的选择
• 一、气固相催化反应动力学基础
• (一)气固相催化反应速率的表示
• (二)气固相催化反应过程 • 气固相催化反应过程步骤为:外扩散、内扩散、吸附、反应、脱附、
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任务2 固定床反应器的操作
• 二、石脑油裂解制乙烯的操作原理及工艺流程 简述
• 1.操作原理 • 固定床催化反应装置是化工反应中最常用的一种设备,其中,反应器
内填加固体催化剂(催化剂可为粒状、条状、球状、中孔状、三叶草 状等形体),普通情况是将催化剂填装在反应管中部,由支撑架、不 锈钢丝网和耐热硅酸铝棉铺垫,在催化剂上部再用耐热棉铺压。 • 催化裂化是在有裂化反应的酸性催化剂上进行的反应过程。主要是炼 油厂用来制造汽油、燃油、液化气等产品,在石油化工生产中占有重 要的地位。
• 2.主要设备 • 其主要设备包括固定床反应器、导热油循环泵、热水循环槽、气一气

化学反应工程-19-第六章-气固相催化反应固定床反应器

化学反应工程-19-第六章-气固相催化反应固定床反应器

2、二维模型中 hW 的计算: 、 的计算: 模型认为温度沿着径向形成了一个分布,故 t m没有意义。 这时床层向壁的传热速率:
dS =
6VS SS
西勒模数就是以d 为定型尺寸的。 西勒模数就是以 S为定型尺寸的。 形状系数的概念, 表示: 形状系数的概念,以 ϕ S 表示:
ϕS =
SV SS
2 SV = πd V (和粒子具有相同体积的球形颗粒的外表面积)
d ϕS = V d a

2
2、粒子群 、 对于大小不等的混合颗粒,平均直径为:
空隙率分布的影响: 空隙率分布的影响:直接影响流体流速的分布,进而使流体与颗 粒、床层与反应器壁之间的传热、传质行为不同,流体的停留时 间也不同,最终会影响到化学反应的结果。
为减少壁效应,要求床层直径(dt)至少为粒径(dP)的八倍以上。
二、颗粒的定型尺寸 颗粒的定型尺寸常用粒径来表示: 1、单个粒子 、 粒径d 粒径 P: 对球形催化剂,应用一个参数dP即可完整描述颗粒的全部几何 性质,即自由度为1; 对规则形催化剂,如圆柱形,用两个参数如h、d即可; 对不规则颗粒,也是用两个参数来描述颗粒的几何性能:一是 当量直径;另一是形状参数。
d S u0 ρ g
6.1.2固定床内的传热 固定床内的传热 床层尺度上的传热过程包括四个方面: 床层尺度上的传热过程包括四个方面: ①颗粒内部的传热 (λ P ) ;
( ②颗粒与流体之间的传热α g ) ;
③床层整体有效导热系数 (λe ) ; ④床层和反应器壁之间的传热 (h0、hW ) 。 对于①中λP,见第十七讲《非等温反应宏观动力学方程》。它的大 小往往由固体颗粒自身的性质粒内孔隙情况决定的,颗粒内的传热主要 是以热传导形式进行的。 对于②中的αg第十七讲中已经讨论过。 现重点讨论③和④ ! 现重点讨论③

固定床反应器结构及原理

固定床反应器结构及原理

固定床反应器结构及原理又称填充床反应器,装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。

固体物通常呈颗粒状,粒径2~15mm左右,堆积成一定高度(或厚度)的床层。

床层静止不动,流体通过床层进行反应。

它与流化床反应器及移动床反应器的区别在于固体颗粒处于静止状态。

固定床反应器主要用于实现气固相催化反应,如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器、烃类蒸汽转化炉等。

用于气固相或液固相非催化反应时,床层则填装固体反应物。

涓流床反应器也可归属于固定床反应器,气、液相并流向下通过床层,呈气液固相接触。

1、轴向绝热式固定床反应器流体沿轴向自上而下流经床层,床层同外界无热交换。

下图是绝热式固定床反应器的示意图。

它的结构简单,催化剂均匀堆置于床内,床内没有换热装置,预热到一定温度的反应物料流过床层进行反应就可以了。

(1)径向绝热式固定床反应器流体沿径向流过床层,可采用离心流动或向心流动,床层同外界无热交换。

径向反应器与轴向反应器相比,流体流动的距离较短,流道截面积较大,流体的压力降较小。

但径向反应器的结构较轴向反应器复杂。

以上两种形式都属绝热反应器,适用于反应热效应不大,或反应系统能承受绝热条件下由反应热效应引起的温度变化的场合。

由多根反应管并联构成。

管内或管间置催化剂,载热体流经管间或管内进行加热或冷却,管径通常在25~50mm之间,管数可多达上万根。

列管式固定床反应器适用于反应热效应较大的反应。

此外,尚有由上述基本形式串联组合而成的反应器,称为多级固定床反应器。

例如:当反应热效应大或需分段控制温度时,可将多个绝热反应器串联成多级绝热式固定床反应器,反应器之间设换热器或补充物料以调节温度,以便在接近于最佳温度条件下操作。

(3)对外换热式固定床反应器对外换热式反应器以列管式为多。

通常是在管内放催化剂,管间走热载体(在用高压水或用高压蒸汽作热载体时,则把催化剂放在管间,而使管内走高压流体)。

(4)多段绝热式固定床反应器3、自身换热式反应器(自热式反应器)反应前后的物料在床层中自己进行换热称作自热式反应器。

第六章_固定床反应器详解

第六章_固定床反应器详解
25
3.熔盐:温度范围300℃~400℃,由无机熔
盐KNO3、NaNO3、NaNO2按一定比例组成, 在一定温度时呈熔融液体,挥发性很小。但 高温下渗透性强,有较强的氧化性。 4.烟道气:适用于600~700℃的高温反应。
26
6.2 固定床的传递特性
• 气体在催化剂颗粒
之间的孔隙中流动,
较在管内流动更容
补充水
产物
4. 自热式反应器
采用反应放出的热量来预热新鲜的进料,
达到热量自给和平衡,其设备紧凑,可用
于高压反应体系。
但其结构较复杂,操作弹性较小,启动反
应时常用电加热。
24
6.1.3 传热介质
•传热介质的选用根据反应的温度范围决定, 其温度与催化床的温差宜小,但又必须移走 大量的热,常用的传热介质有: 1.沸腾水:温度范围100~300℃。使用时需注 意水质处理,脱除水中溶解的氧。 2.联苯醚、烷基萘为主的石油馏分:粘度低 ,无腐蚀,无相变,温度范围200~ 350℃

如图 (b) 所示。径向反应器的结构较轴向 反应器复杂,催化剂装载于两个同心圆构 成的环隙中,流体沿径向流过床层,可采 用离心流动或向心流动。

径向反应器的优点是流体流过的距离较短
,流道截面积较大,床层阻力降较小。
轴向反应器与径向反应器
(a)
(b)
2.多段绝热式固定床反应器

热效应大,常把催化剂床层分成几段(层), 段间采用间接冷却或原料气(或惰性组分)
8
原料气
绝热式
催化剂
固定床 反应器
产物
9
绝热式固定床反应器可分为轴向反应器和
径向反应器。 (1)轴向绝热式固定床反应器

《固定床反应器》

《固定床反应器》

(1B)
1h1rsdp2 3(s)
(6-24)
Rep d pG, pr Cp, 2(12)(B 0. 20 1.6 26)
编辑ppt
所以, e的求算过程为:
根据dp/dt查图6-14
6-23
e
Re pr
根据dp G Cp μ λ计算 Re, pr
λ 流体导热
λS 颗粒导热(粒内)
0 e
φ 颗粒接触传热
层装催化剂,管内走反应
催化剂
原料
气体,壳程走传热介质。
优点是传热效果好,反应
后的气体可实现急速降温
换 热
或升温,通常反应时间短, 介

气体流动类似于平推流。
如甲醇氧化反应器。
产物
编辑ppt
• 自热式固定床反应器
在这类反应器内,原料气 先与反应后的气体通过管 壁进行热交换,预热,再 进行反应,一般用于热效 应不大的高压反应。例如 合成氨反应器。不过现在 趋向多段绝热式。
原料气
剂均匀堆于床内。内部无换热构件(下
部催化剂支撑结构,上部气体分布装
置)。结构简单,造价便宜,反应器体

积得到充分利用。但通常只用于化学

剂 反应热效应不大,并且反应温度范围
相对较宽的过程。例如乙苯脱氢反应
器,无加热装置(实验室用电阻丝加 热),实际工业过程通过加高温水蒸气
产物
供热。
编辑ppt
• 多段绝热床反应器
比其它因素对压降更为敏感。 在生产过程中,流体的压头有限,床层压降往往有重
要影响,因此一般固定床中的压降不宜超过床内压力 的15%。
编辑ppt
(6) 固定床中的传热
化学反应大都伴有热效应,如对于放热反应,如何把 产生的热量及时传递出来是维持反应正常进行首先要 考虑的问题。

化工单元仿真实训-固定床精馏塔

化工单元仿真实训-固定床精馏塔

化工单元仿真实训-固定床精馏塔注意:实训报告必须手写,统一用信纸。

封面可以打印。

本学期考试周前交回来本学期才有成绩。

逾期本学期该实训成绩算缺考。

化工单元仿真实训实习报告班级:学号:姓名:日期:实训一固定床反应器单元一、工艺流程说明1、工艺说明固定床反应器,又称填充床反应器,装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。

固体物通常呈颗粒状,粒径2~15mm左右,堆积成一定高度(或厚度)的床层。

床层静止不动,流体通过床层进行反应。

它与流化床反应器及移动床反应器的区别在于固体颗粒处于静止状态。

固定床反应器主要用于实现气固相催化反应,如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器、烃类蒸汽转化炉等。

用于气固相或液固相非催化反应时,床层则填装固体反应物。

本流程为利用催化加氢脱乙炔的工艺。

乙炔是通过等温加氢反应器除掉的,反应器温度由壳侧中冷剂温度控制。

主反应为:nC2H2+2nH2→(C2H6)n,该反应是放热反应。

每克乙炔反应后放出热量约为34000千卡。

温度超过66℃时有副反应为:2nC2H4→(C4H8)n,该反应也是放热反应。

冷却介质为液态丁烷,通过丁烷蒸发带走反应器中的热量,丁烷蒸汽通过冷却水冷凝。

反应原料分两股,一股为约-15℃的以C2为主的烃原料,进料量由流量控制器FIC1425控制;另一股为H2与CH4的混合气,温度约10℃,进料量由流量控制器FIC1427控制。

FIC1425与FIC1427为比值控制,两股原料按一定比例在管线中混合后经原料气/反应气换热器(EH-423)预热,再经原料预热器(EH-424)预热到38℃,进入固定床反应器(ER-424A/B)。

预热温度由温度控制器TIC1466通过调节预热器EH-424加热蒸汽(S3)的流量来控制。

ER-424A/B中的反应原料在2.523MPa、44℃下反应生成C2H6。

当温度过高时会发生C2H4聚合生成C4H8的副反应。

反应器中的热量由反应器壳侧循环的加压C4冷剂蒸发带走。

固定床催化的操作

固定床催化的操作

镍系催化剂
活性好,价格便宜 但如耐硫性能差,耐热性差 一般工业使用温度120~180℃ 液苯空速低(一般为0.2~0.8h-) 工业使用寿命短 只能副产低压蒸汽 目前我国镍系苯加氢催化剂主要 用于中小型生产装置;
任务三 固定床催化反应器的操作
一、应用生产原理确定固定床反应器操作条件
(一)反应原料、产物及用途、生产方法 5.生产方法
可逆反应
随温度的升高,总的反应速率提高。因此,对于可逆吸热反应,也应 尽可能在较高温度下进行,这样既有利于提高平衡转化率,又可提高 反应速率。同时,也应考虑一些因素的限制。
例如:天然气的蒸汽转化反应 CH 4 H2O CO H2
是可逆吸热反应,提高温度有利于提高反应速率并提高甲烷的平衡 转化率,但考虑到设备材质等条件限制,一般转化炉内温度小于 800-850℃。
任务三 固定床催化反应器的操作
不可逆反应
由于反应速率常数随温度的升高而升高,因此,无论是放热反应还是 吸热反应,都应该在尽可能高的温度下进行,以获得较大的反应速率, 但在实际生产中,要考虑以下问题: a)温度过高,催化剂活性下降或失活; b)设备材质的选取 c)热能的供应 d)伴有副反应时,会影响反应的选择性
(三)工艺参数的确定与优化 2.反应动力学
任务三 固定床催化反应器的操作
前人在进行苯气相加氢反应动力学的研究时,并没有意识到催化剂颗粒可能并非完全处于气相状态,而是 简单地认为当反应物为气相时得到的动力学就是气相反应动力学。从理论上讲,这种观点确实存在不足, 但从工业应用角度出发,它仍具有一定意义。
《固定床反应器原理及岗位操作技术》
任务三 固定床催化反应器的操作
操作训练的载体:苯加氢生产环己烷
一、应用生产原理确定固定床反应器操作条件 二、正常操作注意事项 三、苯加氢反应器岗位开停车 四、异常现象原因及处理方法

第六章固定床催化反应器设计-化学反应工程

第六章固定床催化反应器设计-化学反应工程

第六章气-固相催化反应器设计本章核心内容:本章讨论的气固相催化反应反应器包括固定床反应器和流化床反应器。

在固定床反应器部分,介绍了气固相催化反应器的各种类型和固定床层的流动特性,给出了固定床反应器的两种设计方法:经验或半经验法和数学模型法。

在流化床反应器部分,在对固体颗粒流态化现象和流态化特征参数介绍的基础上,讨论了流化床反应器的分类和工业应用。

6-1 固定床反应器的型式反应器内部填充有固定不动的固体催化剂颗粒或固体反应物的装置,称为固定床反应器。

气态反应物通过床层进行催化反应的反应器,称为气固相固定床催化反应器。

这类反应器除广泛用于多相催化反应外,也用于气固及液固非催化反应,它与流化床反应器相比,具有催化剂不易跑损或磨损,床层流体流动呈平推流,反应速度较快,停留时间可以控制,反应转化率和选择性较高的优点。

工业生产过程使用的固定床催化反应器型式多种多样,主要为了适应不同的传热要求和传热方式,按催化床是否与外界进行热量交换来分,分为绝热式和连续换热式两大类。

另外,按反应器的操作及床层温度分布不同来分,分为绝热式、等温式和非绝热非等温三种类型;按换热方式不同,分为换热式和自热式两种类型;按反应情况来分,分为单段式与多段式两类;按床层内流体流动方向来分,分为轴向流动反应器和径向流动反应器两类;根据催化剂装载在管内或管外、反应器的设备结构特征,也可以对固定床催化反应器进行分类。

图6-1、6-2、6-3分别是轴向流动式、径向流动式和列管式固定床反应器结构示意图。

其中,图6-1和图6-2所示的反应器为绝热式,图6-3所示的反应器为连续换热式。

图6-1 轴向流动式图6-2径向流动式图6-3列管式固固定床反应器固定床反应器定床反应器6-1-1 绝热式固定床反应器绝热式固定床催化反应器有单段与多段之分。

绝热式反应器由于与外界无热交换以及不计入热损失,对于可逆放热反应,依靠本身放出的反应热而使反应气体温度逐步升高;催化床入口气体温度高于催化剂的起始活性温度,而出口气体温度低于催化剂的耐热温度。

第五章 固定床气-固相催化反应器

第五章 固定床气-固相催化反应器
缺点:结构较复杂,设备费用高。 适用: 能适用于热效应大的反应。原料成本高,副 产物价值低以及分离不是十分容易的情况。
加压热水作载热体的反应装置
以加压热水作载热体的固定床反应装置示意图
1-列管上花板;2-反应列管;3-膨胀圈;4-汽水分离器;5-加压热水泵
用有机载热体带走反应热的反应装置:
反应器外设置载热体冷却器,利用载热体移出的反 应热副产中压蒸汽。 1-列管上花板; 2、3-折流板; 4-反应列管;
(1)列管式固定床反应器 这种反应器由多根管径通常为25~50㎜ 的反应管并联构成,但不小于25mm。管数可 能多达万根以上。管内装催化剂,催化剂粒 径应小于管径的8倍,通常固定床用的粒径 约为2~6mm,不小于1.5mm。载热体流经管 间进行加热或冷却。在管间装催化剂的很少
见。
列管式固定床反应器外冷列管式、外 部供热管式二种。
外部供热管式催化床
用于吸热反应,催化剂装 载在管内,管外用热载体,如 烟道气,温度可高达600~ 700℃左右。
列管式固定床反应器:外冷列管式
原料 催化剂
蒸汽 调节阀
补充水
产物
外部供热管式
列管式反应器优点
①传热面积大,传热效果好,易控制催化剂床层 温度,反应速率快,选择性高。 ② 返混小、选择性较高; ③ 只要增加管数,便可有把握地进行放大; ④ 对于极强的放热反应,还可用同样粒度的惰 性物料来稀释催化剂
(2)多段固定床绝热反应器
由多个绝热床组成,段间可以进行间接换热,或 直接引入气体反应物(或惰性组分)以控制反应器 内的轴向温度分布。对于可逆放热反应过程,可通 过段间换热形成先高后低的温度序列利于提高转化 率。 多段绝热催化床可以分为间接换热式和冷激式。

固定床反应器操作规程

固定床反应器操作规程

固定床反应器操作规程固定床反应器是一种常见的化工设备,用于进行气相、液相或固相反应。

为了保证反应过程的安全、稳定和高效运行,需要遵守一定的操作规程。

下面是固定床反应器的操作规程。

一、安全操作规程1. 操作人员应熟悉反应器的结构、性能和操作规程,了解反应物和产物的性质、危害和特殊要求。

2. 操作人员要经过相关培训并持有相关证书,具备必要的安全操作知识。

3. 在操作过程中要严格遵守安全操作规程,杜绝病态操作和违章行为。

二、操作前准备1. 检查固定床反应器的设备状态,包括设备的完好性、接触料排列情况、阀门开关及其密封状况等。

2. 检查反应器周边环境是否干净,避免杂物和可燃物接触反应器。

3. 对反应器进行预处理,包括洗涤、干燥和预热等。

三、反应操作步骤1. 将反应物准确地加入反应器中,注意按照设计要求控制反应物的质量和比例。

2. 控制进料流速,避免过快或过慢导致反应器堵塞或反应速率受限。

3. 控制反应温度,在可控范围内保持恒定,避免过高或过低温度对反应产物产生不良影响。

4. 控制反应压力,确保反应器正常工作,并注意防止反应器过高压力引发爆炸事故。

5. 定期检查和维护反应器,包括检查压力表、温度计、流量计、阀门、泵等设备的工作状态。

6. 反应结束后,及时停止进料和加热,并排放残余物质和废气。

四、事故应急处理1. 当发生反应器异常情况时,如压力过高、温度过高、浓度过高等,应立即停止进料和加热,并采取相应的紧急措施,如气体排放、降温措施。

2. 当发生火灾或爆炸事故时,应迅速启动火警报警系统,并同时采取紧急撤离和灭火措施,确保人员安全和设备不受损坏。

3. 反应器事故结束后,应及时与相关部门沟通、报备事故情况,并进行事故调查和处理,防止事故再次发生。

五、清洗和维护1. 反应器使用完毕后,应进行彻底的清洗,包括物理清洗和化学洗涤等,确保反应物和产物残留量低于设定标准。

2. 定期维护反应器,对设备进行检查和更换故障部件,确保设备的正常运行。

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气固相催化反应固定床装置一、前言本装置由管式炉加热固定床、流化床催化反应器组成,是有机化工、精细化工、石油化工等部门的主要实验设备,尤其在反应工程和催化工程及化工工艺、生化工程、环境保护专业中使用的相当广泛。

该实验装置可进行加氢、脱氢、氧化、卤化、芳构化、烃化、歧化、氨化等各种催化反应的科研与教学工作。

它能准确地测定和评价催化剂活性、寿命、找出最适宜的工艺条件,同时也能测取反应动力学和工业放大所需数据,是化工研究方面不可缺少的手段。

本装置由反应系统和控制系统组成:反应系统的反应器为管式反应器和流化床反应器,由不绣钢材料制。

气固相催化反应固定床装置是管式反应器,床内有直径3mm0勺不绣钢套管穿过反应器的上下两端,并在管内插入直径1mm勺垲装热电偶,通过上下拉动热偶而测出床层各不同高度勺反应温度。

加热炉采用三段加热控温方式,上下段温度控制灵活,恒温区较宽。

控制系统勺温度控制采用高精度勺智能化仪表,有三位半勺数字显示, 通过参数改变能适用各种测温传感器,并且控温与测温数据准确可靠。

气固相催化反应流化床是一种在反应器内由气流作用使催化剂细粒子上下翻滚作剧烈运动勺床型。

流化床也为不锈钢制,床下部有填装勺陶瓷环做预热段,中下部为流化膨胀勺催化剂浓相段,中上部为稀相段,顶部为扩大段。

也采用三段控温方法。

控制系统勺温度控制采用高精度勺智能化仪表,有三位半勺数字显示,通过参数改变能适用各种测温传感器,并且控温与测温数据准确可靠。

它勺换热效果比固定床优越,能及时把反应热移走,床层温度均匀,避免产物产生过热现象,提高了催化剂勺反应效率。

故流化床在许多有机反应中得到应用,如丙烯氨氧化制丙烯晴、丁烷或苯氧化制顺酐、二甲苯或萘氧化制苯酐、乙烯氯化、石油催化裂化、烷烃催化脱氢、二氧化硫氧化等都有工业规模生产,在实验室用流化床研究催化剂和工艺条件对产品开发有重大作用。

整机流程设计合理,设备安装紧凑,操作方便,性能稳定,重现性好。

此外,还有与计算机联机的接口,可安装软件能在计算机上显示与存储有关数据实现计算机控制。

本装置为两个反应器可同时操作,也可串联使用。

二、主要配置及技术指标1、固定床、流化床反应器主要尺寸:(1)反应器直径:25mm;(2)催化剂填装量:10~20ml;(3)气体流量:0.05~0.5L/min;(4)预热器直径:10mm。

2、加热炉、预热炉、气液分离器直径与反应器直径相匹配。

3、反应器最高使用温度600C,最高使用压力0.2MPa。

4、温度控制精度:FS < 0.2%。

5、本装置需配置手动取样口。

6、配备一台单缸柱塞液体加料泵。

7、配备计算机数据采集接口和软件。

三、流程示意图及面板布置图装置流程图见图1。

仪表控制面板的仪表布置见图2。

固定床、流化床反应器结构见图 3、图4弘7rTi 4 - Ut.5-1^6-7-赫,8- ■册1枫9-财碎四、操作步骤--、 订(一)固疋床1. 催化剂的填装与系统试漏(1)松开反应器的下部热电偶套管密封件, 拆去下部出口与分离器连接接头和上部fLXj. J. u与预热器连接接头,卸开大螺帽将反应器从加热炉上部拉出,再卸下反应器上部大螺帽,上部朝下用铁丝拉出玻璃棉,倒出催化剂,取出套管和支撑架,用丙酮或乙醇清洗干净后吹干,再插入测温套管及催化剂支撑架和不锈钢支撑网后,连接下部大螺帽(从套管中穿过,用手拧紧螺帽再拧紧反应器的下部热电偶套管密封件,使套管不能移动),最后装入新催化剂。

注意!装催化剂要将套管放在反应器中心位置,要用小直径的长棍测量催化剂的床层高度,最好使催化剂床层处于加热炉的中部。

将上盖大螺帽通过测温套管安装好,用扳手拧紧后再卸下下部大螺帽,重新插入炉内,在拧紧上预热器后、用板手拧紧反应器下部大螺帽,再连接好分离器接头,插入测温热电偶。

(2)通过稳压阀和调节阀进入空气或氮气,卡死出口,加压至O.IMPa, 5分钟不下降为合格。

试漏合格后打开卡死的管路,可进行实验操作。

注意!在试漏前应首先确定反应介质是气体还是液体或两者。

如果仅仅是气体就要盲死液体进口。

不然,在操作中有可能会从液体加料泵管线部位发生漏气。

2、升温与温度控制升温前必须检查热电偶和加热电路接线是否正确,检查无误后方可开启电源总开关和分开关,此时控温仪表有温度数值显示出来。

顺时针方向调节电流给定旋钮,电流表有电流指示表明已开始加热。

电流给定值最好上、中、下段不超过2A;预热器不超过1A。

温度控制的数值给定调整仪表的+ -键,在仪表的下部显示出设定值。

温度控制仪的使用详见说明书(AI人工智能工业调节器说明书)。

反应加热炉是分为三段加热,温度给定一般是上下设定为同一温度,而且小于中段的50-100 C,亦可自行测定后,再确定上、下段给定的温度。

当控温效果不佳偏差较大时,可将仪表参数CTRL改为2使控温仪表进行自整定。

温度稳定后可通入液体物料,若反应物不是液体,则在升温中就可通气。

注意!反应器温度控制是靠插在加热炉内的热电偶感知其温度后传送给仪表去执行的,它靠近加热炉丝,其值要比反应器内高,反应器的测温热偶是插在反应器的催化剂床层内,故给定值必须微微高些(指吸热反应)。

预热器的热电偶直接插在预热器内,用此温度控温, 温度不要太高,对液体进料来说能使它气化既可。

也可不安装预热器而直接将物料进入反应器顶部,因为反应器有很长的加热段,起预热作用。

值得注意的是在操作中给定电流不能过大,过大会造成加热炉丝的热量来不及传给反应器,因过热而烧毁炉丝!待温度接近要求值时,通入反应介质,拉动测温热偶找出床层最高点(指放热反应),此后可进入反应阶段。

当改变流速时床内温度要改变的,故调节温度一定要在固定的流速下进行。

反应中要定时取气样和液样进行分析(在分离器下部放出液样)。

湿式流量计要注入水至水位要求处(应是蒸馏水)。

二)流化床1. 催化剂填装松开床出、入气口接头,使反应器与预热器和冷凝器分离从炉内轻轻拉出流化床反应器,注意拉动时可能有卡紧的地方,轻轻转动上法兰,并慢慢上升,勿用力过大,以免造成炉瓦破裂。

卸下反应器的上盖,填装150ml瓷环,以后填加玻璃棉约10-15mm上部插入档板和热电偶套管。

支撑架和挡板底端必须紧密压在玻璃棉上(玻璃棉为耐高温的硅酸铝纤维)。

倒入10-30ml 催化剂后再将法兰盖从热电偶套管内插入,并上紧螺栓,接好出、入口接头。

2. 气密性检验盲死冷凝气液分离器出口,通入N2或Air至0.1MPa。

关闭进口阀,观察压力表5分钟不下降为合格。

否则要用毛刷涂肥皂水在各接点涂拭,找出漏点重新处理后再次试漏,直至合格为止。

打开盲死的管路,可进行实验。

注意!在试漏前首先确定反应介质是气体还是液体或两者。

如果仅仅是气体就要盲死液体进口接口。

不然,在操作中有可能会从液体加料泵管线部位发生漏气。

3、升温与温度控制升温前必须检查热电偶和加热电路接线是否正确,无误后开启加热开关分别打开床上段、下段、扩大段、预热的加热开关,此时控温仪表有温度数值显示。

顺时针方向调节电流给定旋钮,电流表有电流指示表明已开始加热。

开始升温时应注意下列电流值:床下段电流值不大于2A;床上段电流值不大于1.5A ;床扩大段电流值不大于1.5A;预热器电流值不大于0。

8A;以后根据升温速度适当调整下段和上段电流和温度给定值。

温度控制的数值给定要按仪表的A、V键,在仪表的下部显示出设定值。

温度控制仪的使用详见说明书(AI人工智能工业调节器说明书),不允许不了解使用方法就进行操作。

反应加热炉是三段加热,每段温度给定并不相同,一般是下段设定温度高些。

当给定值和参数值都给定后控制效果不佳时,可将控温仪表参数CTRL改为2 再次进行自整定。

自整定须要一定时间,温度经过上升、下降、再上升、下降、类似位式调节,很快就达到稳定值。

注意!反应器温度控制要求见固定床反应器注意事项。

同样当改变流速时床内温度要改变的,故调节温度一定要在固定的流速下进行。

注意:当温度达到恒定值后要拉动测温热电偶,观察温度的轴向分布情况。

此时,由于在流化状况下床层高度膨涨,在这个区域内的温差不大,超过这个区域则温度明显下降。

以恒温区的长度可大致获得流化床的浓相段高度。

如果测出温度数据在床的底部偏低,说明惰性物的填装高度不够高,或预热温度不够高,提高预热温度或增加惰性物高度都能改善。

最后将热电偶放至恒温区内。

亦可以将反应段测温放在控温仪表上的操作,在此我们并不推荐此方法。

当达到所要求的反应温度时,可开动泵进液,同时观察床内温度变化。

操作中有计算机进行采集温度、压力、流量值,其操作方法见数采软件说明。

特别提醒注意!电源插头必须有相、中、地线三点插头,地线一定要与设备的接地线连通良好,以防止触电。

五、停车当反应结束后停止加料(液体),停止电流加热,将电流给定旋钮逆时针转至零后关闭电源。

电源关闭后要继续通气,待温度降至200 C以下可关闭气体(具体视催化剂的要求而定)。

六、注意事项1、必须熟悉仪器的使用方法;2、升温操作一定要有耐心,不能忽高忽低乱改乱动;3、流量的调节要随时观查及时调节,否则温度也不容易稳定;4、长期不使用时,应将湿式流量计的水放净,将装置放在干燥通风的地方。

如果再次使用,一定要在低电流下通电加热一段时间以除去加热炉保温材料吸附的水分。

七、故障处理1、开启电源开关指示灯不亮,并且没有交流接触器吸合声,则保险坏或电源线没有接好。

2、开启仪表各开关时指示灯不亮,并且没有继电器吸合声,则分保险坏或接线有脱落的地方。

3、开启电源开关有强烈的交流震动声,则是接触器接触不良,应反复按动开关可消除。

4、仪表正常但电流表没有指示,可能保险坏或固态变压或固态继电器坏。

5、控温仪表、显示仪表出现四位数字,则告知热电偶有断路现象。

6、反应系统压力突然下降,则有大泄露点, 应停车检查。

7、电路时通时断,有接触不良的地方。

8、压力增高,尾气流量减少,系统有堵塞的地方,应停车检查。

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