列管式固定反应器
列管式固定床反应器热稳定性和参数敏感性
式 ( 8) 给出了反应系统参数敏感性的数学特 征, 说明热点轨迹的拐点是反应系统的参数敏感 点, 经过该点的操作曲线称为临界操作曲线, 此时 的操作条件为临界条件, 对应的热点温度是反应 系统安全操作所允许的临界热点温度。 对于在固定床反应器中进行的 n 级反应, 采 用一维拟均相模型, 假设冷却介质温度恒定不变 并与床层进口原料温度相等, 得到反应系统的操 作曲线为:
第 23 卷 第 1 期 青 岛 化 工 学 院 学 报 V o l . 23 N o. 1 2002 年 3 月 Jou rna l of Q ingdao In st itu te of Chem ica l T echno logy M a r. 2002
列管式固定床反应器的典型工业应用是烃类 和其他有机物的选择性氧化, 这类反应一般都是 强放热反应[ 1 ]。 固定床反应器内进行强放热反应 时, 反应器轴向温度存在一个最大点, 即热点 [ 2, 3 ]。 由于一个或多个操作参数的微小变化, 会导致热 点温度发生巨大变化, 出现飞温。 飞温导致反应器 在不稳定状态下操作, 对转化率、 选择性以及催化 剂的活性和寿命等都有不良影响。 因此, 热稳定性 是固定床反应器设计与操作中最关键的问题之 一。 对反应系统参数敏感性的研究, 实质上就是从 理论上揭示出固定床反应器安全操作范围, 使之 由于温度升高引起的不良后果能在反应器设计中 和操作前就能避免[ 3 ] 从 40 年代起, 反应系统的热稳定性和参数敏
m 52 F d Η 2 d c 5Η Am m 2 2 m m 52 F d Η 52 F 5F d Η + 2 + 2 = 0 5Η cAm d cAm m5 5cAm 5Η m d cAm ( 7)
+ 2
列管式反应器安全操作规程
列管式反应器安全操作规程
《列管式反应器安全操作规程》
一、设备检查
1. 在操作反应器之前，必须检查设备是否完好。
包括管道连接是否牢固，阀门是否正常，温度和压力传感器是否准确。
2. 检查反应器是否有泄漏，确保内部介质不会外泄。
二、操作前准备
1. 穿戴好相关的防护装备，包括手套、护目镜、防护服等。
2. 阅读相关的操作手册，了解反应器的工作原理和操作流程。
三、操作流程
1. 打开反应器通风系统，确保室内空气流通良好。
2. 按照操作手册指导，逐步启动反应器设备。
从低温、低压开始操作，逐渐升温和升压。
3. 在操作过程中，严格遵守操作手册的要求，不得随意更改操作参数。
四、注意事项
1. 定期检查设备的运行状况，包括温度、压力、流量等参数。
2. 严禁未经授权人员擅自操作反应器设备。
3. 在操作过程中，如发现异常情况，应立即停止操作，并及时上报相关人员。
4. 操作人员必须经过专业培训，了解反应器的安全操作规程，并定期进行安全教育培训。
五、紧急情况处理
1. 如发生泄漏、爆炸等紧急情况，应立即切断设备电源，并进行紧急处置。
2. 在紧急情况处理过程中，必须严格遵循应急预案，做好相关记录和报告工作。
以上是关于列管式反应器的安全操作规程，希望所有操作人员严格遵守，确保设备操作安全。
第六章_固定床反应器详解
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。
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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
列管式反应器结构组成
列管式反应器结构组成列管式反应器是一种常见的化工反应器，它由以下几个主要组成部分构成：1. 反应器壳体，反应器壳体是反应器的主体结构，通常由金属材料（如不锈钢）制成。
它具有足够的强度和密封性，以容纳反应物和反应介质，并承受反应过程中产生的压力和温度。
2. 反应管束，反应管束是反应器内部的关键组成部分，它由一系列管道或管子组成，用于传输反应物和反应产物。
这些管道通常是垂直布置的，并通过管板或管束支撑装置固定在反应器壳体内。
反应管束的设计和布置方式会影响反应物的混合程度和传质效果。
3. 加热或冷却装置，为了控制反应器内的温度，列管式反应器通常配备了加热或冷却装置。
加热装置可以是电加热器、蒸汽加热器或燃气加热器等，而冷却装置可以是冷却水或冷却液循环系统。
这些装置通过管道或外部换热器与反应器壳体内的管束连接，实现热量的传递。
4. 搅拌装置，对于一些需要搅拌的反应，列管式反应器会配备搅拌装置。
搅拌装置通常由电机、搅拌桨和轴承等组成，通过旋转搅拌桨来促进反应物的混合和传质。
搅拌装置的设计应考虑到反应物的粘度、反应速率等因素。
5. 进料和出料装置，列管式反应器通常有进料口和出料口，用于将反应物输入反应器并将反应产物从反应器中取出。
进料装置通常包括进料管道、阀门和流量控制器等，而出料装置可以是放空阀或泵等。
6. 传感器和仪表设备，为了监测和控制反应过程，列管式反应器还配备了各种传感器和仪表设备，如温度传感器、压力传感器、流量计、测量仪表等。
这些设备可以实时监测反应器内的工艺参数，并通过反馈控制系统进行调节。
总结起来，列管式反应器的结构组成包括反应器壳体、反应管束、加热或冷却装置、搅拌装置、进料和出料装置，以及传感器和仪表设备等。
这些组成部分共同协作，实现反应物的混合、传质和反应过程的控制。
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
化工反应过程之固定床反应器
热传导、 热对流、 热辐射。
热传导、 热对流
傅立叶定律：
dQ dl T
z
牛顿冷却定律：
dQ dA T
z
一般情况下，可以把催化剂颗粒看成是等温体，忽略颗粒内
部、颗粒在流体间和床层径向传热阻力，床层的传热阻力全
部集中在管壁处。这样传热过程的计算就可简化成床层与器
壁之间的传热计算
固定床中的传质传热
固 传热速度方程为 dQ t Tm Tw dF
为了消除壁效应，一般，管径与粒径之比应 大于8。
催化剂床层特性
固定床的当量直径de为水力半径RH的四倍
固 定 床
流道有效截面积 4
de
4RH
4 流道润湿周边长
Se
当 量 直
Se
（1 ）AP
VP
（6 1 ）
dS
径
de
4RH
4
Se
2 3 1
dS
流体在固定床中的流动特性
在固定床中，流体在颗粒间的空隙中流动，流动通 道是弯曲、变径、相互交错的，流体撞击颗粒后分 流、混合、改变流向，增加了流体的扰动程度。
绝热式固定床反应器
中间换热式
多 段
进料
绝
热
式
固
催化剂
定
床
反
应
器
催化剂
中间换热式是指冷、 热流体是通过段间的 换热器管壁进行热量 的交换。其作用是将 换 上一段的反应气体冷 热 却至适宜温度后再进 器 入下一段反应，反应 气体冷却所放出的热 量可用于对未反应的 原料气体预热或通入 外来换热介质移走。 而换热设备可以放在 反应器外
截面积的流速。
u0
V0 AR
固定床的经验法计算
固定床反应器和流化床反应器
固定床反应器1.概述凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器，其中尤以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-固相催化反应器占最主要的地位。
如炼油工业中的催化重整，异构化，基本化学工业中的氨合成、天然气转化，石油化工中的乙烯氧化制环氧乙烷、乙苯脱氢制苯乙烯等等。
此外还有不少非催化的气—固相反应，如水煤气的生产，氮与电石反应生成石灰氮(CaCN2) 以及许多矿物的焙烧等，也都采用固定床反应器。
2.固定床反应器优点1)固定床中催化剂不易磨损；2)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。
3)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，在大生产中尤为重要。
3.固定床反应器缺点1)固定床中的传热较差；2)催化剂的更换必须停产进行。
4.类型固定床反应器形式多种多样，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●多段绝热式固定床反应器●列管式固定床反应器，●自热式反应器。
（1）绝热式固定床反应器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。
典型的例子是乙苯脱氢制苯乙烯。
反应需供热140kJ／mol，是靠加入高温(710℃)水蒸汽来供应的(乙苯:水蒸汽=1: 2.6(质量))，混合后在630℃入床，离床时降到565℃。
在此，水蒸汽的作用是：a) 可以带入大量的显热；b) 起稀释作用，使反应的平衡向有利于生成苯乙烯的方向移动，提高单程转化率；c) 使催化剂可能产生的结炭随时得到清除，从而保持反应器长期连续运转。
（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）冷激，以控制反应温度在一定的范围内 。
列管式反应器结构
列管式反应器结构1.引言1.1 概述概述:列管式反应器是一种常见的化学反应器结构，其原理是通过固定床催化剂装置在反应釜中，使反应物质经过管道流过催化剂床层进行反应。
这种结构常用于涉及气相反应和催化反应的工业生产。
相比传统的液相反应器，列管式反应器具有诸多优点和应用方面的潜力。
首先，列管式反应器的结构独特，可有效提高反应物质与催化剂的接触程度，促进反应速率的提高。
反应物质通过催化剂床层中的管道流过，与催化剂表面发生反应，从而实现反应的进行。
这使得反应物质能够充分与催化剂接触，减少了传统液相反应器中由于物质浓度梯度引起的质量转移限制。
同时，催化剂床层的紧密排列也提高了传质效率，进一步加快了反应速率。
其次，列管式反应器的结构紧凑，占用空间小，适合在有限场所进行工业化生产。
相比传统的液相反应器，列管式反应器的体积更小，能够在空间有限的工厂中灵活布局。
这在化工行业中特别重要，因为大量的反应器需要同时运行，而有限的空间资源需要被充分利用。
此外，列管式反应器还具有操作灵活、能耗低、生产环境友好等优点。
由于反应物质流经管道，反应过程中的搅拌能耗较小，减少了能源消耗。
同时，由于催化剂固定在反应器中，使得催化剂的使用寿命得以延长，减少了催化剂的更换和废弃物处理的频率。
从环保的角度来看，这种结构也降低了污染物的排放，符合可持续发展的要求。
综上所述，列管式反应器能够有效提高反应速率、节约空间、节能环保等多方面的优势，因此在化工行业中得到广泛的应用。
随着科技的不断发展，列管式反应器的结构也会进一步完善，其在未来的发展前景将更具潜力。
通过深入研究和应用，我们将能够更好地利用列管式反应器，推动化工技术的进步和工业发展的可持续性。
文章结构部分的内容可以从以下几个方面进行描述：1.2 文章结构本文将从以下几个方面对列管式反应器的结构进行详细介绍：1.2.1 反应器外壳结构列管式反应器的外壳是整个反应器的基础支撑，它一般由金属材料制成，具有足够的强度和刚度来支撑反应器的各个部分。
列管式反应器管径规格尺寸
列管式反应器管径规格尺寸列管式反应器是一种常见的化工设备，它是由一系列平行布置的管子和容器组成的。
在列管式反应器中，反应物在管子内与催化剂或其他反应物接触，反应发生，产生所需的产物。
因此，管径规格尺寸对于列管式反应器的性能和效率非常重要。
列管式反应器的管径规格尺寸通常是根据设计要求和反应条件来确定的。
以下是一些常见的列管式反应器管径规格尺寸：1.管道内径和外径：在列管式反应器中，管道分为内管和外管。
内管的内径通常是根据反应物流量、传热需求和热力学计算来确定的。
而外管的外径通常是根据内管的内径确定，以确保内外管之间有足够的间隙以便于传热。
2.管子长度：列管式反应器中的管子通常很长，以提供足够的接触面积和反应时间。
管子的长度通常根据反应物的体积和反应速率来确定。
3.管子壁厚：管子壁厚通常是根据列管式反应器的操作压力和温度来确定的。
较高的操作压力和温度要求管子有足够的强度来承受。
4.管子材料：列管式反应器的管子通常由不锈钢、碳钢或其他耐腐蚀材料制成，以确保管子具有良好的耐腐蚀性能和物理强度。
5.管子布局：在列管式反应器中，管子可以分为水平布局和垂直布局。
水平布局通常适用于较小的反应器，而垂直布局适用于较大的反应器。
管子的布局也会影响到反应器的传热效果和操作特性。
在列管式反应器的设计和选择时，除了管径规格尺寸外，还需要考虑其他因素，如反应条件、反应物性质、传热和传质需求、安全性要求等。
综合考虑这些因素，才能确定最合适的管径规格尺寸，以保证反应器的性能和效率。
总之，列管式反应器的管径规格尺寸对于反应器的性能和效率非常重要。
根据反应条件和设计要求，合理选择管子的内径、外径、长度、壁厚和材料，以及管子的布局，可以确保反应器具有良好的传热和传质性能，提高反应效率和产品质量。
列管式反应器管径规格尺寸
列管式反应器管径规格尺寸在化工工艺过程中，列管式反应器广泛应用于液-液、液-气或者固-液相的反应过程中。
反应器管径规格尺寸是指反应器中所使用的管子的直径和长度，其大小和布局对于反应器的性能和效果具有重要影响。
本文将从反应器管径规格尺寸的选择、影响因素以及优化等方面进行探讨。
一、反应器管径规格尺寸的选择反应器管径规格尺寸的选择主要受到以下几个方面的影响：1. 反应物料的性质反应物料的性质是选择反应器管径规格尺寸的关键因素之一。
反应物料的粘度、密度以及化学性质等都会影响到管径的选择。
例如，粘度较高的反应物料需要较大的管径来保证流量的通畅，否则会导致流体堵塞和反应效果下降。
2. 反应条件反应条件也是选择反应器管径规格尺寸的重要考虑因素。
反应温度、压力以及反应速率等都会直接影响到管径的选取。
在高温高压的反应条件下，为了保证反应器的安全性和稳定性，通常需要选择较大的管径来增加反应物料的通量。
3. 反应器结构不同类型的反应器在结构上存在差异，因此在选择管径规格尺寸时也需要考虑反应器的结构特点。
例如，固定床式反应器的管径规格尺寸一般较小，而扩散反应器的管径规格尺寸较大。
基于以上因素，选择合适的反应器管径规格尺寸是一项复杂的工作，需要综合考虑多个因素来确定。
二、反应器管径规格尺寸的优化在反应器设计过程中，为了提高反应器的效率和性能，对反应器管径规格尺寸进行优化是必要的。
1. 流体力学分析流体力学分析是反应器管径优化的关键步骤之一。
通过对流体的流动、转动以及压力损失等进行分析，可以确定最佳的管径规格尺寸。
流体力学分析需要借助计算流体力学（CFD）等方法进行模拟和计算，得出反应器在不同管径规格下的流体动态特性，并寻找优化方案。
2. 热力学分析热力学分析是指在流体流动过程中考虑热量传递和传导的影响。
反应器管径规格尺寸的优化需要考虑到热力学效应对反应效率和产物选择的影响。
通过合理设计管径规格尺寸，可以有效控制反应的温度和压力，从而提高反应的选择性和产物的质量。
列管式固定床反应器的模拟与设计 毕业设计
列管式固定床反应器的模拟与设计摘要：列管式固定床反应器是化工行业和石化行业中一种非常重要的反应器,对一些强放热反应优势明显。
传统的模拟和设计列管式反应器的方法是基于单管实验,假定工业反应器内各反应管的操作条件与单管实验条件相同,也就是说忽视了工业反应器内冷却条件和流动的不均匀性,这个假定会引起很大的误差。
邻二甲苯氧化制苯配是工业生产苯配的主要工艺,其工业生产主要在列管式固定床反应器内进行。
要设计合理的列管式反应器,最重要的就是确定壳程空间的最优解。
本文提出了一个关于壳程的二维小池模型,将壳程空间分成若干个二维小池,在所有小池内,冷却剂的流动只有平行于管束和垂直于管束两个分量。
关键词:列管式反应器,固定床,结构设计目录列管式固定床反应器的模拟与设计 (1)第1章前言 (3)第2章文献综述 (4)2.1苯配生产 (4)2.2列管式固定床反应器的结构 (5)2.3列管式固定床反应器的设计进展 (7)2.4反应器的分析方法 (18)2.5反应器结构的优化 (19)第3章列管式固定床反应器中邻二甲苯氧化反应的研究 (20)3.1邻二甲苯氧化制苯配工艺 (20)3.2一维拟均相模型求解管侧 (22)3.3二维拟均相模型求解管侧 (24)3.4操作参数对邻二甲苯氧化反应的影响 (26)3.5结果与讨论 (28)第6章全文总结 (29)参考文献 (31)第1章前言固定床催化反应器是化学工业和石油化学工业中应用多、用面广泛的反应设备,根据其换热方式可分为绝热和非绝热(列管式)两种。
对于反应热效应很大,收率对温度敏感而又要求高转化率和高选择性的反应,为维持适宜的温度,必须用换热介质来移走或供给热量,采用列管式固定床反应器是非常合适的。
如丙烯胺氧化制备丙烯睛、蔡或邻二甲苯氧化制备苯配、乙烯氧化制环氧乙烷、苯或正丁烷氧化制顺配、异丁烯氧化制备甲基丙烯酸等[1][5]。
如今,相当一部分气固相催化反应在列管式固定床反应器中进行,而该反应器的设计开发技术大都是从国外引进,国内的装置普遍存在温差较大的问题,主要是壳程冷却剂流动分布不均的问题。
列管式固定床反应器Deacon反应的动力学研究
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｃ ｈ ｌ ｏ ｒ － ａ ｌ ｋ ａ ｌ ｉ ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ ，ｃ ｈ ｌ ｏ ｒ ｉ ｎ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｌ ｋ ａ ｌ ｉ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｉ ｍｂ ａ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ ｓ ．Ｄｅ ａ ｃ ｏ ｎ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗｉ ｌ ｌ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｘ ｃ ｅ ｓ ｓ ＨＣ １ ｔ ｏ ｃ ｈ ｌ ｏ ｒ ｉ ｎ ｅ ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｏ ｆ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ａ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｃ１ ２ ． Ｔｈ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｓ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ， ａ ｎ ｄ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｕ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ｌ ｏ ｒ ｉ ｎ ｅ ａ ｔ ｏ ｍｓ ． Ｔｈ ｅ ｐ ｉ ｌ ｏ ｔ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｗａ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ｉ ｎ ｆ ｉ ｘ
表1固定床反应器模型分类维度拟均相模型ttsccs非均相模型ttsccs一维基本模型轴向混合基本模型轴向混合相间梯度颗粒内梯度二维基本模型轴向混合径向混合基本模型轴向混合相间梯度颗粒内梯度径向混合807化学世界2016年其中拟均相一维活塞流模型是最简单也是最常用的固定床反应器模型
第 １ １期
Hale Waihona Puke 化 学 ｔ － ： — — — — — — — — — — — 二 — — — — — — — 』 — — — 一
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固定床列管式反应器的设计03(决赛国学改)
2.3 换热面积
................................................................................................................................. 17
三 设备尺寸计算 ............................................... 18
B 操作条件说明：
1.反应方程式：CH2CHCH3+O2→CH2CHCHO 该步骤中会有副反应发生，副反应产物为乙酸和丙酸等。 进料状态: 丙烯是液态进料，经过丙烯蒸发器后变为气体进入预混合器，空气经过空气压缩机进 入预混合器，水直接以液态水形式进入预混合器。 2.工艺条件确定：使用 Mo-Bi 系列催化剂。在温度为 325℃时候单程的丙烯醛收率为 90.2％，丙烯酸的收率为 6.0％，总收率为 96.2％。原料组成反应器一的物料衡算表格可 以确定。反应温度控制在 320℃左右，出料温度为 250℃，该反应是放热反应，反应产生 的热量要及时通过熔盐经熔盐换热器带走。 反应温度 反应温度对选择性、空时收率及出口气中各组分气体含量有一定关系。当选择操作温 度比较低时，反应的选择性较好，但空时收率较低；随着温度的升高，反应选择性略有下 降，与此同时空时收率在逐渐提高。温度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ续升高，由于完全氧化副反应的加剧，使得反 应选择性明显下降，而且因为大量的氧气被消耗在完全氧化副反应上，使得反应器出口气 中氧气的含量大幅度地减少，并有一定量的一氧化碳生成，而一氧化碳的存在可使催化剂
3.1 反 应 器 筒 体 直 径 ...................................................................................................................7 3 .2 反 应 器 高 度 ..........................................................................................................................8 3.3 筒体和封头厚度........................................................................................................................8
列管式固定床反应器壳程结构的设计
维普资讯
石 油 化 工 设 备 技 术
２００２年
分 配板 孔进 入壳程 ．环槽 内的流体 流量 逐渐 减小 ， 这 一过 程 为典型 的“变 质量 流”。若 环槽 截 面积不 变 ．伴 随流 量逐渐 减小 ，槽 内流体 静压 能 上升 。当 流 体从 ｈ 流 到 ＾ 处 ，若 静 压 能 增 量 大 于 该 段 流 动 压力 降损 失 ，则 从 ｈ：处 进＾ 的流体 的推 动 力 大 于 ｈ 处 的 推 动 力 ，所 以 ｈ！的 开 孔 面 积 应 小 于 ｈ 的 开 孔 面 积 。依 此 类 推 ．分 配 板 上 开 Ｌ面 积 应 递 减 ， 使 流 量 均 匀 分 配 。
从 流体 力学 上 分 析 ，造成 上述 流 体流 动形 式 的环槽 通道 总称 为集合 管 。又可将 人 口的通 道称 为分流 管 ，出 口通 道 为集 流 管 。换 热 介质 由人 口 进 入 环 槽 即 分 为 两 路 ．其 中 一 路 由 ｈ．，ｈ … … ｈ
收 稿 日期 ：２００１ ｌｉ—ｉ６ 作者 筒 彳ｒ：赵 增 慧 （１９５２一 ）．女 ，北 京 人 ，ｌ９８４年 毕 业 于 北 京 石油 化 工 学 院化 工 设 备 与 机 械 专 业 ，获 学 士 学 位 ，讲 师 ， 现 从事 固定 床 反 应 器 工 艺 及 设 备 设 计 研 究 和计 算 机 辅 助 设 计 工作 ，已发 表 论 文 ５篇 。
Hale Waihona Puke 其 所 在 位 置 与 环 槽 总 人 口 的 距 离 而 递 减 （出 口 处 为 递 增 ），人 （出 ）口 两 分 流 通 道 的 开 孔 对 称 分 布 。 这种 结构 的 目的是想 使换 热介质 均 匀地 流人 （出） 壳 程 。
图 １ 某苯 酐 反 应 器 壳 体人 口结 构示 意 图
列管式反应器的自动控制方案
列管式反应器的自动控制方案列管式反应器进行强放热反应时反应器的轴向存在一个温度最高点，称为“热点”。
热点温度的出现，使整个催化剂床层中只有一小部分催化剂是在所要求的温度下进行反应，影响催化剂效率的充分发挥。
更为严重的是反应器设计或操作不当，当初始条件达到或超过某一限度时，反应系统瞬间产生的热量超过了反应系统本身所能承受的限度或负荷，造成热点温度急剧升高，产生“飞温”，导致反应系统失去控制，对反应的转化率、选择性以及催化剂的活性和寿命等都有不良影响，甚至会破坏反应器和导致事故的产生。
列管式固定床反应器实现热稳定操作必须满足两个条件［1－3］:其一是有足够的传热能力，保证将反应放出的热量移走，做到使放热速率与移热速率相等;其二是放热速率随温度的变化率必须小于移热速率随温度的变化率。
否则会发生局部的热稳定性问题，产生“超温”或“熄火”。
降低热点温度，控制热点出现的位置与高度，减少轴向温差，使大部分催化剂在适宜的温度范围内进行反应，避免飞温，工业生产中所采取的措施主要有三个方面:调节催化剂活性、优化反应器设计和优化操作参数［4］。
1调节催化剂活性放热速率主要由催化剂活性决定。
催化剂活性过高，反应速率过快，放热速率过大，反应就会超温。
因此为了降低反应速率和放热速率，控制热点温度，需要调节催化剂的活性。
1.1催化剂活性抑制剂添加催化剂活性抑制剂的目的是通过添加抑制剂，毒化部分催化剂，调节催化剂活性，降低反应速率，从而控制反应温度。
因为有时过高的活性反而有害，它会影响反应器移热而导致“飞温”，加剧副反应进行、导致选择性下降，甚至引起催化剂积炭失活。
催化剂活性抑制剂的添加方法主要有两种，一个是在催化剂配方中添加抑制剂;另一个是在原料中添加抑制剂。
1.2催化剂活性稀释剂反应器的原料入口处附近反应物浓度高，反应速度快，放出的热量来不及移走，致使物料温度升高，而温度升高促使反应以更快的速度进行，释放出更多的热量，导致温度进一步升高，形成恶性循环。
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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(图1)。
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。
③列管式固定床反应器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。
编辑本段特点
固定床反应器的优点是：①返混小，流体同催化剂可进行有效接触，
固定床反应器
当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。
②催化剂机械损耗小。
③结构简单。
固定床反应器的缺点是：①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）。
②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。
编辑本段数学模型
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。
大型列管式固定床反应器高温熔盐渗漏管头修复方法
本发明提供了一种大型列管式固定床反应器高温
熔盐渗漏时的管头修复方法。
该方法是先对管头间
隙中残余的熔盐的清除后，再在缺陷部位周围的反
应管中放入大头针以加速返修焊接时的传热，
然后采用手工氩弧焊进行焊接返修，然后对返修接头进
行１００％ＰＴ检测，合格后进行熔盐渗漏试验。
本发明方法简单，易于操作，修复效果良好，能确保此类设备的安全运行。
一种大型列管式固定床反应器高温熔盐渗漏时的管头修
复方法，包括以下工艺步骤：（１）管头间隙
中残余的熔盐的清除先用样冲敲击堵塞ＰＴ检
测发现的针孔状泄漏部位，并采用氧乙炔割刀烘烤泄漏
部位３～５分钟，以清除管头间隙中残余的熔盐，再用
热水将泄漏部位表面的熔盐清洗干净，然后用丙酮将泄
漏部位擦洗干净；（２）管头间隙的焊接返修
在缺陷部位周围的反应管中放入大头针以加速返修焊接
时的传热，然后采用手工氩弧焊进行焊接返修；焊接工
艺参数为：焊接电流１２０Ａ，焊接电压１０Ｖ，焊接
速度９ｃｍ／ｍｉｎ；（３）管头间隙的检验
对返修接头进行１００％ＰＴ检测，合格后进行熔盐渗
漏试验；（４）进行熔盐渗漏试验采
用电加热器给反应器中的熔盐升温至２３０～２６
０℃，恒温１．５～２小时后目测检查反应器上下管板
是否有熔盐渗漏，无渗漏后继续给熔盐升温至４００～
４５０℃，恒温３．５～４小时后给熔盐降温至１５０～
１８０℃，泄盐，并打开上下管箱封头目测检查反应器
上下管板是否有熔盐渗漏，并对渗漏处进行标记，然后
继续降温至室温后再次检查。
中国石油兰州石油化工公
司
列管式固定床反应器简介
列管式固定床反应器是一种用于化工工业的反应器，在反应器的上熔盐出口和下熔盐进口处沿反应器壁的圆周外设有一圈上环形通道和一圈下环形通道，在环形通道的内壁上设有一圈等宽、等间距但不等高的条形孔，孔的高度沿熔盐流向从高至低顺序排列。