5 固定床反应器
固定床反应器工作原理
固定床反应器工作原理
固定床反应器是一种常见的化学反应装置，其工作原理基于固定床的设计和反应物质在固定床中通过反应产生化学变化。
在固定床反应器中，反应物质流经固定在反应器内的催化剂床层。
催化剂床层通常是由均匀分散的催化剂颗粒组成。
当反应物质通过床层时，催化剂与反应物之间发生相互作用，触发化学反应。
固定床反应器的特点在于，反应物的流动与催化剂床层的固定形成了一个逐渐被消耗的反应物质流动带。
反应物质从反应器的进料口进入固定床，并流经床层中的催化剂，同时发生化学反应。
在流动过程中，反应物质的浓度逐渐降低，而生成物的浓度逐渐增加。
由于固定床反应器内的催化剂床层是固定的，反应物质通过床层时，催化剂的活性成分将不断参与化学反应，而不会被带走。
这种催化剂的固定状态在反应器运行期间始终保持稳定，并且能够持续地促进化学反应。
此外，固定床反应器还具备良好的热负荷分布和传热特性。
固定床内的催化剂床层由于较大的表面积，能够提供充足的接触面积来促进热的传导和传热。
这有助于保持反应器内的恒定温度，并提高化学反应的效率。
总的来说，固定床反应器通过将反应物质与催化剂在固定的床层中接触和反应，实现了连续、高效的化学反应过程。
这种反
应器在化工领域中广泛应用于各种反应，如催化裂化、加氢、氧化等，发挥着重要的作用。
固定床和流化床反应器ppt课件
• ③列管式固定床反应器。
• 当流体通过床层的速度逐渐提高到某值时，颗粒 出现松动，颗粒间空隙增大，床层体积出现膨胀。 如果再进一步提高流体速度，床层将不能维持固 定状态。此时，颗粒全部悬浮与流体中，显示出 相当不规则的运动。随着流速的提高，颗粒的运 动愈加剧烈，床层的膨胀也随之增大，但是颗粒 仍逗留在床层内而不被流体带出。床层的这种状 态和液体相似称为流化床。其中，流化床的种类 有：最小流化床，鼓泡流化床，腾涌流化床。
固定床反应器的结构
1.绝热式固定床反应器 1.1单段绝热式
1-矿渣棉2-瓷环3-催化剂 1-催化剂 2-冷却器
固定床反应器有三种基本形式
• 固定床反应器有三种基本形式： • 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。 • ②径向绝热式固定床反应器。流体沿径向流过床
固定床反应器
• 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。
固定床 反应器
分类及其应用
不同 的传 热要 求和 传热 方式
单段绝热式
二段
绝 热 式 多段绝热式
真思考如何为以后的发展开好头。
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流化床反应器的结构
流化床反应器类型 ➢ 按固体颗粒是否在系统内循环分
固定床反应器名词解释
固定床反应器1. 定义固定床反应器是一种常见的化学反应器，用于进行气体相或液体相的催化反应。
它由一个固定的反应床和进料和出料设备组成。
在固定床反应器中，催化剂通常以颗粒或块状填充在反应床中，进料通过固定床内流动，与催化剂发生反应，并最终得到产品。
2. 结构固定床反应器通常由以下几个主要部分组成：•反应器壳体：通常由金属或合金制成，具有足够的强度和耐腐蚀性能，以承受高温高压下的工作条件。
•反应床：位于壳体内部，用于填充催化剂和提供充分的接触面积。
催化剂可以是颗粒状、块状或其他形式。
•进料装置：用于将原料引入反应床中。
通常包括进料管道、阀门和喷嘴等。
•出料装置：用于将产物从反应床中取出。
通常包括出料管道、阀门和收集装置等。
•加热或冷却装置：用于控制反应器的温度，以保持反应的适宜条件。
•压力控制装置：用于控制反应器内部的压力，以保证安全运行。
3. 工作原理固定床反应器的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1.进料：原料通过进料装置引入反应床中。
进料可以是气体相、液体相或两相混合物。
2.反应：进料与催化剂在反应床中接触，发生化学反应。
催化剂提供了活性位点，促进了反应的进行。
3.产物生成：经过一定时间的反应，原料转化为产物。
产物随着流体经过固定床而逐渐形成。
4.出料：产物通过出料装置从固定床中取出，并送入下游处理单元进行分离和纯化。
5.催化剂再生：在一些催化反应中，催化剂会逐渐失活。
此时需要对催化剂进行再生或更换。
4. 特点和优势固定床反应器具有以下特点和优势：•高效性：由于固定床中填充了催化剂，反应物与催化剂之间的接触面积大，反应效率高。
•稳定性：固定床反应器在运行过程中，催化剂相对稳定地停留在床层中，不易流失和损坏。
•可控性：通过控制进料速率、温度和压力等参数，可以实现对反应过程的精确控制。
•适用性广：固定床反应器适用于多种气相和液相反应，可用于生产各种化学品和燃料等。
5. 应用领域固定床反应器广泛应用于工业生产和实验室研究中。
固定床、移动床、流化床反应器区别详解
固定床、移动床、流化床反应器，这三种反应器被誉为是工业生产中不可或缺的重要设备。
它们虽然都是制造工业生产中的设备，但它们各有所长，各有其优缺点。
一、首先，“床”指的是什么？大量固体颗粒堆积在一起，便形成了具有一定高度的颗粒床层，这就是名称里的"床"。
这些固体颗粒可以是反应物，也可以是催化剂。
二、如何区分固定床、移动床、流化床反应器如果这个颗粒床层是固定不动的，就叫固定床。
如果这个颗粒床层是整体移动的，固体颗粒自顶部连续加入，又从底部卸出，颗粒相互之间没有相对运动，而是以一个整体的状态移动，叫做移动床。
当流体（气体或液体）通过颗粒床层时，进行反应。
如果将流体通过床层的速度提高到一定数值，固体颗粒已经不能维持不变的状态，全部悬浮于流体之中，固体颗粒之间进行的是无规则运动，整个固体颗粒的床层，可以像流体一样流动，这即是流动床。
下面，小七为大家详细的介绍这三种反应器。
三、固定床反应器又称填充床反应器，内部装填有固体催化剂或固体反应物，以实现多相反应。
固体物通常呈颗粒状，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。
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、优点•催化剂机械磨损小。
•床层内流体的流动接近于平推流，与返混式的反应器相比，可用较少量的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力。
•由于停留时间可以严格控制，温度分布可以适当调节，因此特别有利于达到高的选择性和转化率。
•可在高温高压下操作。
2、缺点•固定床中的传热较差。
•催化剂的再生、更换均不方便，催化剂的更换必须停产进行。
•不能使用细粒催化剂，但固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状，网状催化剂早已应用于工业上。
目前，蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。
固定床生物反应器
反应物系沿床层 轴向位置而变化。
反应体系多为 液-固两相体系， 液体通过床层空 隙而流动，床层 压力较大。
床层内可能存在
填充床反应器 PBR
反应物系的扩散
对反应速率的限
制作用。
床层轴向常会存在 宏观混合，即返混。
根据液相物料的 流向方向，填充 床反应器又可分 为上行方式和下 行方式。
填充床生物反应器
1 2 3
葡萄糖异构 化。
青霉素选择 性水解反应。
氨基酸消旋 混合物的选 择性反应分 离。
固定床反应器的应用
以固定化细胞 为催化剂的
固定化酵 母生产乙 醇。
废水的生 物处理。
利用滴流床反应器制备生物柴油的研究
目前制备生物柴油一般 采用间歇式搅拌釜，该工艺 存在原料消耗大、反应耗能 大及反应效率低等问题。张 冠杰等人首次采用自制的滴 流床反应器进行醇解反应制 备生物柴油，实现了改善反 应物接触状况、降低能耗及 连续生产等目的。
床内没有换热装置
特点：反应器结
构简单，生产能 力大。
适合热效应不大、 反应对温度的要求 较宽的反应。
缺点：反应过程
中温度变化较大。
绝热式固定床反应器
多段绝热式固定床反应器
根据段间反应 气体的冷却或加热
特点：催化剂床层
方式，多段绝热床
又分为中间间接换 热式和冷激式。
的温度波动小。
缺点：结构较复杂，催
影响滴流床反应器 操作特性的主要因 素有：
1、固定化颗粒床层 所具有的表面积。 2、床层被下降液体 所湿润的程度。 3、气、液的流动模 式。
滴流床反应器
按床层与外界的传热方式分类，可有以下几类：
绝热式固定床反应器
固定床 反应器
固定床反应器的结构
固定床反应器的结构固定床反应器是化学反应过程中一种常用的反应装置，通常用于催化反应或氧化反应。
与流动床反应器相比，固定床反应器具有操作简单、装置体积小、节能等诸多优点。
本文将从结构方面介绍固定床反应器的结构。
固定床反应器主要由反应器本体、进料系统、排放系统、催化剂填料层等四个部分组成。
其中，反应器本体是整个反应装置的核心部分，由反应器壳体、隔板、固定床支撑、固定床填料等组成。
进料系统则是将原料送入反应器本体的渠道，同时还包括物料输送设备。
排放系统则是将反应产物从反应器中取出的系统。
最后催化剂填料层为反应器提供催化剂动力学性能的支撑体系。
反应器本体反应器本体的壳体与隔板主要起到将反应物料与催化剂填料完全隔离的作用。
隔板的设计需要考虑到反应物流粘度、温度、压力等因素，以保证反应物能够在反应器内部得到合适的处理。
一般来说，反应器的壳体应该采用合适的合金材料，以满足耐腐蚀、耐高温、耐压等性能要求。
同时为了便于维修和检修，还应该在壳体内设置检查口。
反应器本体内的固定床支撑通常安放在隔板上，用于支撑固定床填料层，同时固定床支撑还需要具备较好的耐高温、耐震动、耐腐蚀以及质量稳定等性能，以保证整个反应系统的安全运行。
为了提高反应器内的催化剂填料均匀性，通常采用分层式催化剂填料结构，在固定床填料层中安排不同尺寸、不同形状的催化剂，以达到均匀分布的目的。
进料系统进料系统主要包括输送设备和进料渠道等。
为了满足不同的反应物要求，在进料系统中通常安装具有不同功能的输送设备，如阀门、泵等。
催化剂填料层的位置和是否增加固定道等都是进料系统中需要考虑的因素。
排放系统排放系统通常有两种设计方案，一种为单口设计，另一种为多口设计。
多口的反应器能够彻底分离反应物与反应产物，不同口的控制带动整个装置的效率稳定。
单口的反应器则更直接、不用配置复杂设备，相对更方便。
排放系统的设计需要考虑排放产物时的温度、压力问题。
催化剂填料层催化剂填料层在反应器中的地位至关重要，因为其直接影响着化学反应的效果。
各种反应器特点优缺点及应用
各种反应器特点优缺点及应用反应器是化学工程中用于进行化学反应的设备。
根据不同的反应类型、工艺要求和操作条件，不同类型的反应器具有不同的特点、优缺点和应用。
下面将简要介绍几种常见的反应器及其特点、优缺点和应用。
1.批量反应器批量反应器是最简单的一种反应器，适用于小规模生产和常规实验室反应。
其特点如下：-特点：操作简单，投料灵活，适用于多种反应类型；-优点：可以实现灵活的反应过程控制，易于升级和调整；-缺点：反应过程中温度、压力和混合程度可能不均匀，反应时间较长，生产周期较长；-应用：广泛应用于实验室研究和小规模生产中，例如有机合成、催化反应等。
2.连续流动反应器连续流动反应器是在反应物连续流动的条件下进行反应的反应器，其特点如下：-特点：反应物连续流动，反应发生在管道或管束中，进出料稳定；-优点：反应时间短，反应物浓度稳定，产物纯度高，废液排放量少，能耗较低；-缺点：操作条件相对复杂，设备成本较高，不适用于反应物稳定性较差的反应；-应用：广泛应用于底物稳定性较好的化学反应，如合成化学和催化反应等。
3.管式反应器管式反应器是一种连续流动反应器，具有管状结构，反应物在管内流动进行反应。
其特点如下：-特点：反应物在直管中流动，具有较大的接触面积和较高的传热效率；-优点：反应时间短，反应速度快，能够实现高温反应和高压反应；-缺点：管内积垢和堵塞的问题较突出，操作不够灵活，难以对反应过程进行调控；-应用：广泛应用于有机合成、聚合反应、氧化反应等。
4.搅拌式反应器搅拌式反应器是一种常见的批量反应器，其特点如下：-特点：反应物在搅拌器的作用下进行混合和反应；-优点：能够实现较好的混合程度，反应均匀，温度、压力和浓度控制相对容易；-缺点：能耗较高，产物分布不均匀，反应速率受到混合效果的影响；-应用：广泛应用于有机合成、聚合反应、酯化反应等。
5.固定床反应器固定床反应器是将催化剂固定在固体床上进行反应的反应器-特点：催化剂固定，反应物流经固体床进行反应；-优点：反应过程相对稳定，操作简单，可以持续生产较长时间；-缺点：反应物质传质受到限制，催化剂活性容易降低，床层温度不易均匀；-应用：广泛应用于催化反应，如重油加氢、氯化反应等。
第六章_固定床反应器
固定床反应器；
流化床反应器；
移动床反应器。
n固体催化剂颗粒堆积起来所形成的固定床层
静止不动，气体反应物自上而下流过床层，
进行反应的装置称作固定床反应器。
主要固定床催化反应过程如下表
基本化学工业 烃类水蒸气转化 一氧化碳变换 石油化学工业 催化重整 二氯化烷 异构化 醋酸乙烯酯
一氧化碳甲烷化
氨合成 二氧化硫氧化 甲醇合成
主要固定床催化反应过程如下表基本化学工业石油化学工业烃类水蒸气转化一氧化碳变换一氧化碳甲烷化氨合成二氧化硫氧化甲醇合成催化重整异构化二氯化烷醋酸乙烯酯丁二烯苯乙烯加氢脱烷基611固定床反应器的优缺点固定床层内的气相流动接近平推流有利于实现较高的转化率与选择性
第六章 固定床反应器
1
6.1 概 述
n
气固相催化反应器可分三大类：
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
如图(a)所示。这种反应器结构最简单，实 际上是一个容器，催化剂均匀堆置于床内
，预热到一定温度的反应物料自上而下流
过床层进行反应，床层同外界无热交换。
10
(2)径向绝热式固定床反应器
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。
1 b fm a b R m d puo R m
• 反应床层压降
例题
• 乙烯在银催化剂上氧化制环氧乙烷，年 产环氧乙烷1×106 kg,采用二段空气氧化 法。主要反应为：
• C2H4+1/2O2 C2H4O • △H1= -103.4kJ/mol(25℃)
固定床反应器
四,固定床反应器的结构? 固定床反应器的结构?
1.绝热式固定床反应器 绝热式固定床反应器 1.1单段绝热式 单段绝热式
催化剂 冷却器 1-矿渣棉 瓷环 催化剂 1-催化剂 2-冷却器 矿渣棉2-瓷环 矿渣棉 瓷环3-催化剂
1.2多段绝热床 多段绝热床
(a),(b),(c)中间换热式 中间换热式;(d),(e)冷激式 中间换热式 冷激式
2,换热式固定床反应器 换热式固定床反应器 2.1,对外换热式固定床反应器 对外换热式固定床反应器
列管式固定床反应器
以加压热水作载热体的固定床反应装置 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
以道生油作载热体的固定床反应装置 1-列管上花板 列管上花板;2,3-折流板 折流板;4-反应列管 反应列管; 列管上花板 折流板 反应列管 5-折流板固定棒 折流板固定棒;6-人孔 人孔;7-列管下花板 列管下花板; 折流板固定棒 人孔 列管下花板 8-载热体冷却器 载热体冷却器
三,固定床反应器的分类及其应用? 多段绝热式 二段 反应 三段 特征 四段 段间反应 原料气冷激式 气冷却或 加热方式 冷激式 非原料气冷激式 加压热水(< 加压热水(<240℃) (< 换 热 式 对外换热式 导热油(250~300 ℃) 导热油( 熔盐(> 熔盐(>300 ℃) (> 自热式 轴向流动固定床反应器 径向流动固定床反应器 中间间接换热式
二,固定床反应器的特点? 固定床反应器的特点?
1.固定床反应器的优点是:①返混小,流体同催化剂可进 固定床反应器的优点是: 返混小, 固定床反应器的优点是 行有效接触,当反应伴有串联副反应时可得较高选择性. 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催化剂机械损耗小.③结构简单. 2.固定床反应器的缺点是:①传热差,反应放热量很大时, 固定床反应器的缺点是: 传热差,反应放热量很大时, 固定床反应器的缺点是 即使是列管式反应器也可能出现飞温(反应温度失去控制, 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). ).② 急剧上升,超过允许范围).②操作过程中催化剂不能更 催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用, 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. 流化床反应器或移动床反应器.
固定床反应器介绍
单段绝热式
2021/3/10
返9回
多段绝热式
2021/3/10
返10回
对外换热式
2021/3/10
返11回
对外换热式结构
2021/3/10
返12回
加氢反应器结构示意图
2021/3/10
13
固定床反应器实物
2021/3/10
返14回
固定床反应器
一、固定床反应器的工业背景 二、固定床反应器的工作原理
1、固定床反应器的工作原理 2、固定床反应器的原理动画
三、固定床反应器的结构形式 四、固定床反应器的工艺仿真说明
1、固定床反应器的DCS图 2、固定床反应器的现场图
2021/3/10
1
固定床反应器的工业背景
反应器是化工生产中的关键设备，是人们通过一定 的手段抑制副反应、提高转化率、提高生产能力的化学 反应设备。
凡是流体通过静态固体颗粒形成的床层而进行 化学反应的设备都称作固定床反应器。
分为气-固相催化反应器和液-固相催化反应器 两种。
其中以气态反应物料通过由固体催化剂所构成 的床层进行化学反应的气-固相催化反应器在化工 生产中应用最为广泛。
2021/3/10
返4回
固定床反应器的原理动画
2021/3/10
催化剂用量少，反应器体积小，催化剂的颗粒不 易磨损，可在高温高压下操作等。
主要缺点
流体流速不能太快，传热性能差，温度分布不易 控制均匀.
在放热反应中，换热式反应器轴向位置存在“热 点”，易造成“飞温”；
不能使用细颗粒的催化剂，且催化剂的再生和更
换不便。 2021/ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ/10
3
固定床反应器的工作原理
第五章 固定床气-固相催化反应器
连续换热式固定床催化反应器的分类
⑴按反应管的形式，可分为：单管式、双套管 式和三套管式 ⑵按热源，可分为：外热式和自热式，又分有 内冷自热式、外冷列管式、外部供热管式三 种。 ⑶按冷热气体的流向，可分为：并流式和逆流 式 ⑷按反应气体在催化床中的流动方向，可分为： 轴向反应器和径向反应器。
自热式反应器
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；
外冷列管式催化床
用于放热反应，催化剂装载在管内， 以增加单位体积催化床的传热面积。载热 体在管间流动或汽化以移走反应热。 载热体的选择：合理地选择载热体是 控制反应温度和保持稳定操作的关健。载 热体的温度与催化床之间的温差宜小，但 又必须移走大量的反应热。反应温度不同， 选用的热载体不同。
一般反应温度在200—250℃时，采用加压 热水汽化作载热体而副产中压蒸汽； 反应温度在250~300℃时，可采用挥发性 低的有机载热体如矿物油，联苯—联苯醚 混合物； 反应温度在300℃以上时，采用熔盐作载 热体，熔盐吸收的反应热都用来产生蒸汽。 无机熔盐(硝酸钾，硝酸钠及亚硝酸钠的混 合物, KNO353%，NaNO37%，NaNO240% ) 可用于300～400℃的情况。
（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
固定床反应器培训
固定床反应器培训1. 简介固定床反应器是一种常用的化工反应器，用于进行气相或液相的催化反应。
在固定床反应器中，催化剂被固定在床层中，而反应物则从床层中通过，发生反应后产生产物。
本文档将介绍固定床反应器的工作原理、结构特点、操作要点以及常见故障和维护方法，旨在帮助读者了解和掌握固定床反应器的基本知识。
2. 工作原理固定床反应器的工作原理基于催化剂和反应物之间的相互作用。
催化剂在反应过程中可以降低活化能，促进反应的进行。
反应物进入固定床反应器后，通过催化剂床层，与催化剂发生反应生成产物。
床层中的催化剂可以提供大量活性位点，增加反应速率，同时也保持了反应物和产物与催化剂之间的接触时间，提高了反应的效率。
3. 结构特点固定床反应器的结构特点主要包括床层、催化剂、进料和出料装置以及控制系统。
•床层：床层是固定床反应器中催化剂的载体，通常由陶瓷、金属或活性炭等材料制成。
床层的设计和选择应考虑催化剂的活性、稳定性和寿命，以及反应物和产物的传质和传热性能。
•催化剂：催化剂是固定床反应器中的关键组成部分，它可以提供活性位点促进反应的进行。
选择合适的催化剂应考虑反应的类型、条件和要求，催化剂的选择应具有较高的催化活性、稳定性和选择性。
•进料和出料装置：进料和出料装置用于将反应物引入和产物排出固定床反应器。
进料装置应确保反应物均匀分布到床层中，同时出料装置应能有效排出产物，避免产物积累。
•控制系统：控制系统用于监测和调节固定床反应器的工作参数，包括温度、压力、流量等。
通过合理的控制系统，可以实现反应过程的自动化控制，提高反应的稳定性和可控性。
4. 操作要点在操作固定床反应器时，需要注意以下几个要点：•温度控制：固定床反应器中的温度是反应过程中一个重要的操作参数，过高或过低的温度都可能对反应产生不良影响。
因此，需要对反应器进行良好的温度控制，确保反应过程在适宜的温度范围内进行。
•压力控制：固定床反应器中的压力也是一个重要的操作参数，过高或过低的压力都可能导致反应产物出现问题。
精细化工过程与设备_第五课_固定床反应器
（3）空速Sv 单位体积的催化剂在单位时间内所通过的原料标准体积流量称为空 间速率，简称空速，即
Sv =
uoN
VR
式中 Sv
uoN
VR
空速，h-1;
原料气标准体积流量，m3/h; 催化剂堆积体积，m3。
第五章 固定床反应器
SG =
在单位
wG
Ws
式中 SG 催化剂负荷，kg /(kg· h)或kg /(m3· h); WG 单位时间内处理的某一物料量，kg / h。
（6）使用寿命 催化剂的使用寿命是指催化剂 在反应条件下具有活性的使用时间，或活性 下降经再生而又恢复的累计使用时间。它也 是催化剂的一个重要指标，催化剂寿命越长， 使用价值越大，所以高活性、高选择性的催 化剂还需要有长的使用寿命。催化剂的活性 随运转时间而变化。
(b) 沉积沾污
(c) 烧结
(d) 经由气体损失 图5.2 催化剂失活原因图解
③ 烧结、挥发和剥落， 烧结是引起催化剂活性下降 的另一个重要因素，由于催化剂长期处于高温下操 作，金属会融结而导致晶粒长大并减少孔隙，减少 了催化金属的比表面积。烧结过程与时间和温度有 关，在一定的反应条件下催化剂随着使用时间的增 长总会伴有烧结而导致活性下降。化工操作切忌迅 速升温，这样常会导致催化剂的迅速失活。这种情 况常出现在负载催化剂上，因为很多载体是热的不 良导体。工业上使用的催化剂要注意使用的工艺条 件，重要的是要了解其烧结温度，催化剂不允许在 出现烧结的温度下操作。 ④ 沾污， 催化剂表面渐渐沉积铁锈、粉尘、 水垢等非活性物质而导致活性下降的现象。沾污的 影响与积炭相近。
1，活性组分（或主催化剂）， 它是催化剂的主要成分，是起 催化作用的根本性物质，没有它，就不存在催化作用。活性 组分有时由一种物质组成，如乙烯氧化制环氧乙烷的银催化 剂，活性组分就是银单一物质；有时则由多种物质组成，如 丙烯氨化氧化制丙烯腈用的钼-铋催化剂，活性组分就是由氧 化钼和氧化铋两种物质组合而成。 2，助催化剂， 一些本身对某一反应没有活性或活性很小， 但添加少量于催化剂中（一般小于催化剂总量的10%）却能 使催化剂具有所期望的活性、选择性或稳定性的物质称为助 催化剂。例如，用于脱水的AI2O3催化剂可用CaO、MgO、 ZnO作为助催化剂。
固定床反应器的分类及特点总结
1.1各类固定床反应器结构简图
物料气
原料 催化剂 蒸汽 调节阀
催化剂
补充水
产物
产物
绝热式
换热式
T0
TC Tf
TfΒιβλιοθήκη T0逆流并流
自热式
1.2绝热式固定床反应器特点
1.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， 除单层绝热床外，工业上还有用多段的，近代的大型 合成氨反应器采用的是中间冷激的多段绝热床。应用 相当广泛，技术成熟。 2.对大型的，高温的或高压的反应器，希望结构简单， 同样大小的装置内能容纳尽可能多的催化剂以增加生 产能力(少加换热空间)。 3.不过绝热床的温度变化总是比较大的，而温度对反应 结果的影响也是举足轻重的，因此如何取舍，要综合 分析并根据实际情况来决定。此外还应注意到绝热床 的高／径比不宜过大，床层填充务必均匀，并注意气 流的预分布，以保证气流在床层内的均匀分布。
反应热传递给原料气使之预热到床层进口温度，
不用额外的加热设备。
对自热式反应器，由于床内发生的热量反馈给
原料气，而原料气温度的升高又将导致反应速 率的增加，从而进一步使发热量增加。故某些 参数(如进料温度)的波动有可能使系统不稳定 而出现多重态。另一方面，当某一参数变化到 一定程度时就可能使床层温度迅速升高，这种 现象俗称“飞温”，都是固定床反应器的设计 和操作中所应当注意的。
1.3换热式固定床反应器特点
① 传热较好，管内温度较易控制； 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.
适用 原料成本高，副产物价值低以及分离不是
固定床反应器
tG气流主体温度。
hp的计算可通过传热JH因子来关联：
JH
(
hp CpG
)(
Cp
)2
3
JH为传热因子，无量纲，传热因子的求取，书上推荐了3个公式：
BJH
2.876
(dpG / )
(d
0.3023
pG / )0.35
G 表观质量流速（空管流速）kg/m2.h；
(6-16)
适用范围：dpG/μ=10~1000；dp＜6mm；温度＜400℃。
0.51 J H 0.904Re
0.41 J H 0.613Re
0.01＜Re＜50
50＜ Re ＜1000
(6-18)
Re G / se dsG / 6(1 B )
(6-19)
am C p G
JH
Qpr2 / 3 JH
(6-21)
Q
(H A )(rA )
amC p G
称为传热数
pr Cp
对气相：Pr = 0.6~1.0 ；液相：Pr = 2~400
是t 传热数Q、Pr 、Re的函数，见P167 关联图6-12。实际上，一般
均很t小，催化剂外表面与气流主体的温度可看作为近似相等。
① 颗粒与流体主体之间的传热系数 hp （给热系数）
从催化剂外表面向流体主体之间传热速率方程：
q hpam (ts tG )
q 传热速率 kcal/kgcat.h；
a单m 位质量催化剂床层的外表面积 m2/kgcat；
是外表面积校正系数，催化剂点接触，线接触，面接 触引起面积减少修正项(球形颗粒 =1；圆柱形
固定床反应器操作技能考题附答案
导读•一、填空题（每题1分，共20分）・二、判断题（每题1分，共10分）・三、选择题（每题2分，共40分）•四、简答题（每题4分，共20分）•五、开放题（每题5分，共10分）一.填空题1.固定床反应器是一种的反应器。
答案：固定催化剂床2.固定床反应器本质上是一个的反应器。
答案：连续流动3.固定床反应器的反应物通过______________ 流经催化剂床。
答案：连续的管道4.固定床反应器中，反应物主要发生 _____________ 反应。
答案：气相5.固定床反应器中，反应物在催化剂上发生反应后产生的产品呈________________ 状态。
答案：液态或固态6.催化剂的选择应根据反应的特点来进行，常用的催化剂有、、等。
答案：金属催化剂、'氧化物催化剂、贵金属灌化剂7.固定床反应器中，为保证反应为均相催化作用，常用的办法是在反应物中加入或等。
答案：溶解剂、助剂8.固定床反应器在操作过程中要注意设备的及按照标准操作,防止发生危险事故。
答案：安全性9.在固定床反应器的操作过程中，应充分考虑等节能措施。
答案：反应热的回收利用10.固定床反应器的反应过程受到反应物流量、催化剂床层高度等多种因素的影响，为此需要进行O答案：响应性试验11.固定床反应器的最常见故障是o答案：催化剂失活12.固定床反应器中，催化剂被污染或失活的现象称为现象。
答案：中毒13.固定床反应器中，主要采用的清洗催化剂方法有、和等。
答案：热氢气（热还原）、化学溶解、机械清洗14.固定床反应器中，常用的保养方法有定期清理、优化反应条件、更换催化剂等，这些方法能够延长设备的O答案：使用寿命15.固定床反应器中，加入还原剂（如氢气）有利于催化剂。
答案：还原16.固定床反应器中，反应物的流动速度及催化剂的粒度大小是影响反应速率的因素之一，此外还包括、、等因素。
答案：反应温度、反应压力、催化剂种类17.固定床反应器中，反应物的温度应反应活性。
固定床反应器
过大，催化剂的填充应力求消除颗粒搭桥形 成的空穴和短路等不均匀现象。因此，在固 定床催化反应器的设计中，就有了列管式和 多层式等多种结构形式。
三、固定床催化反应器的数学模型
大多数研究与设计多采用拟均相一维模
型，在定常态条件下，固定床中进行绝热催
化反应，其物料衡算式、热量衡算式和动量
衡算式如下：
L0LdLuB
固定床反应器
一、固定床反应器的分类 二、固定床反应器放大应考虑的问题 三、固定床反应器的数学模型
一、固定床反应器的分类
固定床反应器广泛应用于氨合成、SO 2 氧
化制 SO 3 、甲烷蒸汽转化、加氢脱硫、丁烯 氧化脱氢、乙烯氧化制环氧乙烷、甲醇氧化 制甲醛、乙醇氧化制乙醛、甲醇合成等工业 过程。
根据以上工艺，固定床反应器大致有一下 一些形式。
（3）间接换热式或冷激式 ，中小型规模采 用的合成塔为间接换热式，大型合成氨厂基 本上采用冷激式合成塔。
（4）多个固定床反应器串联 ，在轻汽油馏 分催化重整中，反应是吸热反应，为使温度 控制在480~500℃ ，防止绝热温降过大，故 采用多个固定床反应器串联。
（5）薄层反应器，对于反应速率非常快的情 况，宜在薄层反应器中进行，如甲醇氧化制 甲醛。
dc cA,0
A
cA (rA)
（5-21）
Gcp(d dT )LB(rA) (Hr) （5-22）
p L
f
(u2
ds
)(13)
（5-23）
式中：L为催化剂床层高度，m；
u为反应器内物料的平均流速，m/s；
c
B为催化剂床层的颗粒堆积密度,kg/m A 为反应物组分A的浓度，kmol/m 3
3
G为单位时间反应物通过单位床层面 积上的质量流量，kg/(m 2 s)
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》一、目的固定床反应器是化工工艺中常用的一种反应器类型，用于催化剂反应或吸附分离等过程。
为了保证固定床反应器的安全操作和稳定运行，制定了本操作规程。
二、操作流程1. 开始操作前，要对固定床反应器进行全面检查，确保设备无漏气、无泄露，并且操作人员已接受了必要的培训。
2. 打开固定床反应器的进料阀门，逐步减小进料流量，保证反应器内的压力稳定并且均匀。
3. 开启反应器的加热或者冷却系统，根据反应条件选择合适的温度，开始反应过程。
4. 在操作中应及时监控反应器内部的温度、压力、流量等参数，根据需要调整操作参数。
5. 反应过程结束后，关闭进料阀门，停止加热或冷却系统，等待反应器内部压力降至安全范围后，进行废气排放处理。
三、安全注意事项1. 操作人员要严格遵守操作规程，严禁在未关闭反应器进料阀门的情况下进行其他操作。
2. 在操作过程中，要定期检查固定床反应器及相关管道的密封情况，发现泄漏要及时处理。
3. 操作人员要了解反应器内介质的性质，以及可能产生的危险情况，如有异味或者异常现象应立即停止操作并报告。
4. 操作人员要穿戴防护装备，如防护眼镜、手套等，以防止意外伤害发生。
四、操作记录每次操作结束后，要对反应器的操作情况进行记录，包括进料流量、操作参数、温度压力变化等，以备日后查阅。
五、紧急处理在发生操作事故或者紧急情况时，操作人员要立即采取相应的应急措施并报告相关部门，确保事故得到及时处理。
六、操作人员的培训所有操作固定床反应器的人员必须接受相关的培训，并且取得相应的操作证书方可参与操作。
以上便是《固定床反应器操作规程》，希望所有操作人员严格遵守，并确保设备的安全运行。
固定床反应器
固定床反应器的结构
随着化工生产的发展，已出现多种固定床反应器的结构形式，以适 应不同的转热要求和转热方式。主要分为绝热式和换热式两大类。
绝热式固定床反应器结构简单，催化剂均匀堆置于床内，一般有 下列特点：床层直径远大于催化剂颗粒直径；床层高度与催化剂颗粒 直径之比一般超过100；与外界没有热量交换，床层温度沿物料的流 向而变化。
固定床反应器之所以成为气固相反应器的主要形式，是 和它具有下述优点分不开的： （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 其化学反应速度较快，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）适宜于在高温高压下操作。
固定床反应器的数学模型
固定床反应器是研究得比较充分的一种多相反应 器，描述固定床反应器的数学模型有多种，大致 分为拟均相模型（不考虑流体和固体间的浓度、 温度差别）和多相模型（考虑到流体和固体间的 浓度、温度差别）两类，每一类又可按是否计及 返混，分为无返混模型和有返混模型，按是否考 虑反应器径向的浓度梯度和温度梯度分为一维模 型和二维模型。
列管式固定床反应器
以联苯道生油作载 热体的固定床反应 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，产生中压 蒸汽。
以联苯道生油作载热体的 固定床反应装置 1，列管上花板；2、3,折流板；4，反应列 管 5，折流板固定棒；6，人孔；7，列管下花 板； 8，载热体冷却器
（二）自热式固定床反应器 自热式固定床反应器是采用上部为绝热层，下部为催化剂装
(a)
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单元五固定床反应器仿真操作
一．单元目标
1.了解固定床反应器结构及反应特点。
2.掌握固定床反应器开车、停车操作方法。
3.掌握固定床反应器正常运行的工艺指标及相互影响关系，并
寻求最佳工艺条件。
4.正确分析常见事故产生的原因，能判断常见事故，掌握事故
正确的处理方法。
5.熟悉各种设备、测量仪表的名称及作用，能识读带控制点工
艺流程图。
二．单元内容
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。
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。
C4蒸汽在水冷器EH-429中由冷却水冷凝,而C4冷剂的压力由压力控制器PIC-1426通过调节C4蒸汽冷凝回流量来控制,从而保持C4冷剂的温度。
比值调节：工业上为了保持两种或两种以上物料的比例为一定值的调节叫比值调节。
对于比值调节系统，首先是要明确那种物料是主物料，而另一种物料按主物料来配比。
在本单元中，FIC1425（以C2为主的烃原料）为主物料，而FIC1427（H2）的量是随主物料（C2为主的烃原料）的量的变化而改变。
主要设备：EH-423：原料气/反应气换热器
EH-424：原料气预热器
EH-429：C4蒸汽冷凝器
EV-429：C4闪蒸罐
ER424A/B：C2H2加氢反应器
流程图：固定床反应器带控制点工艺流程图
固定床反应器DCS 界面
固定床反应器现场界面
三．操作步骤
1.正常运行
正常工况下工艺参数
(1)正常运行时，反应器温度TI1467A：44.0℃，压力PI1424A控制
在2.523MPa。
(2)FIC1425设自动，设定值56186.8 KG/H，FIC1427设串级。
(3)PIC1426压力控制在0.4MPa，EV-429温度TI1426控制在38.0℃。
(4)TIC1466设自动，设定值38.0℃。
(5)ER-424A出口氢气浓度低于50PPm，乙炔浓度低于200PPm。
(6)EV429液位LI1426为50%。
2.冷态开车
装置的开工状态为反应器和闪蒸罐都处于已进行过氮气冲压置换后，保压在0.03MPa状态。
可以直接进行实气冲压置换。
2.1、EV-429闪蒸器充丁烷
(1)确认EV-429压力为0.03 MPa。
(2)打开EV-429回流阀PV1426的前后阀VV1429、VV1430。
(3)调节PV1426(PIC1426)阀开度为50%。
(4)EH-429通冷却水，打开KXV1430，开度为50%。
(5)打开EV-429的丁烷进料阀门KXV1420，开度50%。
(6)当EV-429液位到达50%时，关进料阀KXV1420。
2.2、ER-424A反应器充丁烷
(1)确认事项
①反应器0.03 MPa保压。
②EV-429液位到达50％。
(2)充丁烷
打开丁烷冷剂进ER-424A壳层的阀门KXV1423，有液体流过，充液结束；同时打开出ER-424A壳层的阀门KXV1425。
2.3、ER-424A启动
(1)启动前准备工作
①ER-424A壳层有液体流过。
②打开S3蒸汽进料控制TIC1466.
③调节PIC-1426设定，压力控制设定在0.4MPa。
(2)ER-424A充压、实气置换
①打开FIC1425的前后阀VV1425、VV1426和KXV1412。
②打开阀KXV1418。
③微开ER-424A出料阀KXV1413，丁烷进料控制FIC1425(手动)，
慢慢增加进料，提高反应器压力，充压至2.523MPa。
④慢开ER-424A出料阀KXV1413至50%，充压至压力平衡。
⑤乙炔原料进料控制FIC1425设自动，设定值56186.8 KG/H。
(3)ER-424A配氢，调整丁烷冷剂压力
①稳定反应器入口温度在38.0℃，使ER-424A升温。
②当反应器温度接近38.0℃(超过35.0℃)，准备配氢。
打开
FV1427的前后阀VV1427、VV1428。
③氢气进料控制FIC1427设自动,流量设定80 KG/H。
④观察反应器温度变化，当氢气量稳定后,FIC1427设手动。
⑤缓慢增加氢气量，注意观察反应器温度变化。
⑥氢气流量控制阀开度每次增加不超过5％。
⑦氢气量最终加至200 KG/H左右，此时H2/C2=2.0，FIC1427投
串级。
⑧控制反应器温度44.0℃左右。
3.正常停车
3.1、正常停车
(1)关闭氢气进料，关VV1427、VV1428，FIC1427设手动，设定值为0%。
(2)关闭加热器EH-424蒸汽进料,TIC1466设手动,开度0%。
(3)闪蒸器冷凝回流控制PIC1426设手动，开度100%。
(4)逐渐减少乙炔进料，开大EH-429冷却水进料。
(5)逐渐降低反应器温度、压力，至常温、常压。
(6)逐渐降低闪蒸器温度、压力，至常温、常压。
3.2、紧急停车
(1)与停车操作规程相同。
(2)也可按急停车按钮（在现场操作图上）。
4.事故处理
【考证习题】
1. 本单元仿真装置的反应温度由壳侧中的冷剂（热载体）控制在℃。
2. 固定床反应器单元的工艺是。
3. 固定床反应器单元中反应器原料气入口温度应控制为。
4. 反应器正常停车的步骤是。
5.固定床反应器的正确定义（）。
A.流体通过静态固体颗粒形成的床层而进行化学反应的设备
B.固定的反应器
C.与固体进行化学反应的设备
D.固体通过静态固体颗粒形成的床层而进行化学反应的设备
6.反应器压力迅速降低，可能原因是（）。
A.反应器漏气
B.氢气进料停止
C.冷却出现问题
D.原料供给超标。