固定床催化反应器的应用

液相 苯蒸发器 水生化 处理
任务一 固定床催化反应器的工业应用
二、固定床催化反应器在苯加氢装置上的应用 （二）工艺流程概述
2.苯加氢系统 核心设备：前反应器R0101\后反应器R0102
苯、氢、氮混合气 干燥后的苯 热油 氮来自哪 里？？
苯预热器
热油
废热锅炉
苯蒸 发器
热油
前 反 应 器
热油
脱 硫 反 应 器
任务一 固定床催化反应器的工业应用
2.设备位号的认识
设备代号 设备代号： 工段号 顺序号
A- agitator/absorber, B-blower/blender, C- compressor/column, D- drum, E- heat exchanger/ejector, F- fan/filter, H- hoist/heat exchanger, K- kiln, M- mixer, P- pump, R- reactor, S- strainer/scrubber, T- tower/ tank, V- vessel,
（四）苯加氢反应器
（2）双反应器的结构简图（后反应器动画演示）
后反应器为绝热式 固定床反应器； 结构简单； 催化剂装填均匀； 与外界无热交换；
床层温度随物料流 向发生变化。
任务一 固定床催化反应器的工业应用
课后思考及作业
1.固定床反应器的定义？气固催化反应器的优缺点? 2.什么是反应器？反应器的操作方式有哪些？ 3.理想流动模型和全混流模型的特点？ 4.转化率、选择性和产率的关系？ 5.什么是热点温度？ 6.通过往届师兄师姐了解一下，我们就业单位哪些用到固定床反应器？ 7.画出苯加氢制环己烷岗位四个系统的工艺流程简图。（去现场后完成） 8.选几种本岗位的设备，明确其分类及规格。 （去现场后完成） 9.预习好理论知识和工艺流程简图，下次课到现场。
思考:
转化率
选择性
收率之间的关系。
任务一 固定床催化反应器的工业应用
一、气固相固定床催化反应器的特点及工业应用
气固相固定床催化反应器特点
缺点
◆（1）催化剂载体往往导热性不良，气体流速受压降限制又不能太大， 则造成床层中传热性能较差，也给温度控制带来困难。（补充热点） ◆ （2）不能使用细粒催化剂，否则流体阻力增大，破坏了正常操作， 所以催化剂的活性内表面得不到充分利用。 ◆ （3）催化剂的再生、更换均不方便。
冷却后混 合气体 反应后 混合气
苯蒸发器
循环氢压机
排空
吸附装置
深冷器
苯预热器
苯进料换 热热器
环己烷冷凝液
成品冷 凝器
环己 烷气 液分 离器
由压 差变 化， 氢氮 苯气 态混 合物
说明：
冷凝液管线 气体管线
环己烷缓冲罐
任务一 固定床催化反应器的工业应用
二、固定床催化反应器在苯加氢装置上的应用 （二）工艺流程概述
A-减震器/搅拌器, B-鼓风机/搅拌机, C-压缩机/圆柱形物, D- 鼓, E- 换热器 /排出器, F-风扇/过滤器, H-起重机 /热交换器, K- 干烧炉, M-搅拌器、混合器, P- 泵, R- 反应器, S- 过滤器/洗涤器, T- 塔/ 水槽, V- 容器,
任务一 固定床催化反应器的工业应用
图4 脱除庚烷系统
任务一 固定床催化反应器的工业应用
二、固定床催化反应器在苯加氢装置上的应用 （二）工艺流程概述
1.苯干燥系统
再 沸 器
78-85℃
核心设备：苯干燥塔（T0101）
气相 苯 苯贮罐 泵 热交换器
60-75℃
冷凝器
苯干燥塔
苯
苯水分离器
说明：苯干燥塔由低压蒸汽加热 苯贮罐—V0801；热交换器—E0103； 苯干燥塔冷凝器—E0102；苯水分离器—D0101; 苯蒸发器—E0104；再沸器—E0101
一、气固相固定床催化反应器的特点及工业应用
气固相固定床催化反应器特点 优点
◆ （1）在生产操作中，除床层极薄和气体流速很低的特殊情况外，床 层内气体的流动皆可看成是理想置换流动，因此化学反应速度较快， 在完成同样生产能力时，所需要的催化剂用量和反应器体积较小。 ◆ （2）气体停留时间可以严格控制，温度分布可以调节，因而有利于 提高化学反应的转化率和选择性。 ◆ （3）催化剂不易磨损，可以较长时间连续使用。 ◆ （4）适宜于高温高压条件下操作。
4 5 6 7 8 9
V104 汽化器 V105 V106 V107 V108 V109 空气缓冲罐 第一捕集器 第二捕集器 第三捕集器 第四捕集器
1 1 2 2 2 2
任务一 固定床催化反应器的工业应用
规格（巩固：苯加氢制环己烷）
风机 ——流量*功率 换热器——内径*高度 泵——流量\扬程\转速\功率 反应器、塔 ——内径*高 槽、罐 ——内径*高度
《固定床反应器原理及岗位操作技术》
任务一 固定床催化反应器的工业应用
化工系工艺教研室 任春梅 邮箱：346728312@qq.com
任务一 固定床催化反应器的工业应用
知识目标
1.了解固定床反应器的特点和工业应用；
2.了解理想流动模型基本概念及特点；
3. 熟悉固定床催化反应器在苯加氢装置上的应用。
能力目标
任务一 固定床催化反应器的工业应用
一、气固相固定床催化反应器的特点及工业应用
气固相固定床催化反应器特点
企业应用实例：
石油炼制工业：裂化、重整、异构化、加氢 无机化学工业：合成氨、硫酸、天然气转化 有机化学工业：乙烯氧化制环氧乙烷、乙烯水合制乙醇、 乙苯脱氧制苯乙烯、苯加氢制环己烷等
任务一 固定床催化反应器的工业应用
后 反 应 器
环 己 烷
说明：前反应器由热油控制温度； 入口温度：320-380 ℃；
氢氮混 合气
出口温度：190 ℃
热油贮槽
热油膨 胀罐
任务一 固定床催化反应器的工业应用
二、固定床催化反应器在苯加氢装置上的应用 （二）工艺流程概述
3.环己烷和气体分离系统 核心设备：环己烷气液分离器（D0102）
器、滴流床反应器等。
停留时间：是指物料质点从进入反应器开始，到离开反应器为
止，在反应器中的总停留时间。
返混：在连续反应过程中返混是一个重要的工程概念。返混又
称逆向混合，是指不同年龄质点之间的混合。
补充知识
任务一 固定床催化反应器的工业应用
管式反应器
釜式反应器
固定床反应器
管式反应器
任务一 固定床催化反应器的工业应用
画出苯加氢岗位工艺流程方框图
苯干燥系统方框图 环己烷和气体分离系统方框图 苯加氢系统方框图 脱除庚烷系统方框图
主要内容
任务一 固定床催化反应器的工业应用
一、气固相固定床催化反应器的特点及工业应用
二、固定床催化反应器在苯加氢装置上的应用
补充知识
任务一 固定床催化反应器的工业应用
反应器：化工生产过程中，存在化学反应的设备：管式反应器、 釜式反应器、塔式反应器（包括板式塔、填料塔、鼓泡塔和喷 雾塔反应器等）、固定床反应器、流化床反应器、移动床反应
苯加氢系统
环己烷和气体分离系统
脱除庚烷系统
任务一 固定床催化反应器的工业应用
二、固定床催化反应器在苯加氢装置上的应用 （三）岗位设备
1.识知链接：设备的分类与规格
分类：动设备和静设备 定型设备和非标设备
静设备：一般指反应、贮存、分离、热交换等设备 如反应器、换热器、分离器、贮槽等；
动设备：一些转动机械设备 如压缩机、空压机、搅拌机、离心机、泵等；
任务一 固定床催化反应器的工业应用
规格(例如：均酐生产设备)
序号 位号 设备名称 数量 1 V101 化料罐 1
2 V102 计量罐 1
规格型号 2000×1500×1000 长 宽 高 φ900/φ800×1200 外径 内径 高度
外径 厚度 φ600×6 φ1200×6 φ2400×8 φ2400×8 φ2400×8 φ2400×8
釜式反应器
任务一 固定床催化反应器Fra Baidu bibliotek工业应用
任务一 固定床催化反应器的工业应用
一、气固相固定床催化反应器的特点及工业应用
固定床反应器的定义
流体 物质
凡是流体通过不动的固体物料形
成的床层面进行反应的设备都称为
固定床反应器。 而其中尤以利用气态的反应物料， 通过由固体催化剂所构成的床层进 行反应的气固相催化反应器在化工 生产中应用最为广泛。
理想置换 流动模型
●
理想流动模型
参数
理想混合 流动模型
浓度、 温度、 压力、 停留时 间
●
●
在定态情况下： 所有空间位置物料的各种参数 完全均匀一致， 出口处物料性质与反应器内完 全相同。
任务一 固定床催化反应器的工业应用
对 A+B A
R反应而言判断下列为何种操作方式 A B
A B
B
R A B
R
任务一 固定床催化反应器的工业应用
任务一 固定床催化反应器的工业应用
二、固定床催化反应器在苯加氢装置上的应用
（四）苯加氢反应器
（2）双反应器的结构简图（后反应器动画演示）
后反应器为绝热式 固定床反应器； 结构简单； 催化剂装填均匀； 与外界无热交换；
床层温度随物料流 向发生变化。
任务一 固定床催化反应器的工业应用
二、固定床催化反应器在苯加氢装置上的应用
固定 物料
任务一 固定床催化反应器的工业应用
任务一 固定床催化反应器的工业应用
任务一 固定床催化反应器的工业应用
蒸汽 原料 催化剂 补充水 调节阀
产物
知识拓展：
间歇过程
任务一 固定床催化反应器的工业应用
化工操作过程
● 连续过程
半连续过程
切面 横截面参数
浓度、 温度、 压力、 流速 ●
在定态情况下： 沿物料流动方向：物料的参数 会发生变化； 垂直于流体流动方向：任一截 面上物料的所有参数都相同。
苯加氢岗位工艺包括：
苯干燥系统（图1） 苯加氢系统（图2） 环己烷和气体的分离系统（图3） 脱除庚烷系统（图4）
任务一 固定床催化反应器的工业应用
图1 苯干燥系统
任务一 固定床催化反应器的工业应用
图2 苯加氢系统
任务一 固定床催化反应器的工业应用
图3 环己烷和气体的分离系统
任务一 固定床催化反应器的工业应用
二、固定床催化反应器在苯加氢装置上的应用
（四）苯加氢反应器
（1）双反应器外形
任务一 固定床催化反应器的工业应用
二、固定床催化反应器在苯加氢装置上的应用
（四）苯加氢反应器
（2）双反应器的结构简图（前反应器动画演示）
前反应器为列管式换热 固定床反应器；
列管数：4520 管径：25*2
管长：4000
排列方式：正三角 换热介质：热油
例如：氢气循环压缩机 Q=4000Nm3/h,N=30kw 例如：苯蒸发器 Φ1000×6000
例如：热油循环泵Q=565m3/h,H=28.8m, n=1450r/min,N=55kw 例如：Φ2600×5532， 列管： Φ25×2，L=4500，n=4955
例如：Φ1600×2600，V=6.3m3
二、固定床催化反应器在苯加氢装置上的应用 （一）苯加氢制环己烷工艺流程图
环己烷的制备采用气相苯加氢工艺。该工艺有如下特点： （1）采用双反应器设计，反应完全，环己烷直接分离得到成品，循环 氢浓度可控制较低，减少放空损失； （2）使用国内开发并生产的高性能铂系苯加氢催化剂，是国内首家采 用国产铂系苯加氢催化剂的生产装置； （3）为避免铂催化剂失活、中毒，配置了苯干燥和脱硫反应器，以延 长铂催化剂的使用寿命。
4.脱除庚烷系统 核心设备：庚烷塔（T0102）
环己烷 水冷器
环己烷产品
环己烷 缓冲槽
经泵
庚 烷 塔
不 合 格
环己烷 冷却器 环己烷 回流槽
合格
残夜罐
任务一 固定床催化反应器的工业应用
二、固定床催化反应器在苯加氢装置上的应用 （三）岗位设备
任务：按岗位分系统汇总主要设备
系统名称
苯干燥系统
设备位号
设备名称