固定床反应器单元操作手册
3化工仿真DCS固定床单元仿真操作
用于多相反应过程
用于多相反应系统
多相反应体系，可 以提高传热速率
用于多相体系，催 化剂可以连续再生 属于固定床的一种， 用于使用固体催化 剂的气液反应过程
固定床反应器 定义：在反应器中，若原料气以一定流速通过静止催 化剂的固体层，通常把这类反应器称为固定床反应器。
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。
设备一览
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：C2X加氢反应器
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%。
思考2：
1、为什么是根据乙炔的进料量调节配氢气的量；而不是根据氢气的量调节乙炔的进 料量？ 2、观察在EH-429冷却器的冷却水中断后会造成的结果。 3、结合本单元实际，理解“连锁”和“连锁复位”的概念。
《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
质
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
催
积得到充分利用。但通常只用于化学
化
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。
固定床反应器的操作技术—反应原料、产物及用途、催化剂
1
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Biblioteka 产物及用途、生产方法 1.原料 苯
2.产物 环己烷 3.产物用途
※生产环己醇、环己酮、聚己内酰胺和聚己二酰己二胺有
机化工原料。 ※是纤维素醚、树脂、蜡、沥青和橡胶的优良溶剂。
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 4.催化剂
耐硫性能好 中毒后易再生 耐热性能好 工业操作温度可达200～400℃ 可副产中压蒸汽(1.0MPa) 液苯空速可达1.0～2.0h工业使用寿命大于5年。
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；
微型固定床反应器安全操作及保养规程
微型固定床反应器安全操作及保养规程微型固定床反应器是一种广泛应用于化学、医药等领域的重要实验设备，其性能优良，操作方便，并且具有多种反应模式，越来越得到了广大科研工作者的青睐。
但是，为了保障实验室安全，必须做好微型固定床反应器的安全操作和保养。
本文介绍微型固定床反应器的安全操作和保养规程。
安全操作规程一、使用前准备1.在使用前，应检查反应器是否正常，确认所有附件是否齐全，多头接口是否密封，防护罩是否牢固，电源线是否接好，仪器能否正常运转。
2.充分了解反应物性质和反应条件，根据表格设置好对应实验参数。
3.在使用固定床反应器时，选用高质量、适用的催化剂，避免使用时间过长的废旧催化剂，否则可能导致反应不稳定、甚至爆炸。
二、操作过程中要注意安全1.反应器在使用时必须放置在水槽内进行操作，以免发生溢流。
要时刻注意反应器的温度、压力和反应物进料量。
2.在操作过程中，应严格控制反应物进口处进料的流速，避免过快或过慢造成反应不稳定，影响实验效果。
3.反应物进口处、出口处和压力表处必须开装有安全措施的防护罩，以免因吸入反应物或高温溅出物而导致伤害。
4.实验室中使用气体和液体时分别采用对应的防护措施，一定要保证操作过程中密闭性。
5.操作结束后，要关闭器内反应物的进口阀门，避免因前端反应物进口处没有关闭阀门而引发事故。
三、实验室人员应有合理的防护措施1.实验室人员在进行反应仪操作前，应该看到化学实验室安全标志并了解反应原理、应急措施等内容。
2.反应器操作时，实验人员应佩戴安全防护服，并戴上防护眼镜、手套等防护用具，严禁从事任何裸露手臂或腿部的操作。
3.在试验过程中，操作者应尽量远离备件和反应物，不允许将头部进入反应室，不可储存在易燃物质的环境中，以避免因溅出物或放射物质而引发伤害。
四、紧急处理和安全制度建立1.实验室应建立完善的安全管理制度，制定对应的实验室第一责任人制度和应急处理方案，以保证实验中发生事故时能够能及时处理。
固定床反应器装置安全操作及保养规程
固定床反应器装置安全操作及保养规程前言固定床反应器装置是一种常用的化工反应器，广泛应用于化学、石化、冶金、医药等领域。
在使用固定床反应器装置时，必须严格遵守安全操作规程，加强保养，确保安全稳定地运行。
本文将为您介绍固定床反应器装置的安全操作和保养规程。
固定床反应器装置的安全操作规程安全操作是保障固定床反应器装置安全运行的重要保证。
使用固定床反应器装置时，应注意以下几点安全操作规程：1.操作前准备在操作固定床反应器装置前，需要做好以下准备工作：•检查装置及周边环境的安全状态和设施设备是否符合要求，并确认操作人员是否达到操作要求；•开始运行前对物料进行检查确保符合要求；•检查实验室火灾报警器、防毒面具和其他应急设备是否要随身携带；•开启液氮、压缩空气等必要的独立设备，并检查其正常运行；•提前评估可能的风险和危险源，并采取适当的应对措施。
2.操作过程中的安全注意事项在操作固定床反应器装置时，需要注意以下操作规程：•在固定床反应器装置正式运行前进行烘烤、干燥，排除余气，确保操作安全稳定；•操作人员必须松紧自如，不能穿着过紧或过宽松的衣物和有松动物品的饰品；•操作人员需要戴上安全帽、防护眼镜、防护手套，确保身体安全；•操作人员不得擅自中断反应器的运行，并及时派遣维修人员处理异常情况；•操作人员需要保持安静，不得喧哗或讲话。
3.操作后的安全处理在操作结束后，需要做好以下安全处理工作：•关闭并清理固定床反应器装置，包括清除反应床、管路、设备、工具等；•检查设施电源、气源等是否关闭，并确认设备是否正常；•做好事故报告、事故调查和分析，发现问题及时整改。
固定床反应器装置的保养规程除了严格遵守安全操作规程，固定床反应器装置的保养也是保障其安全运行的重要因素。
以下是固定床反应器装置的保养规程：1.日常保养日常保养包括以下几个方面：•定期检查固定床反应器装置的操作状态及设备运行情况，及时发现并排除问题；•定期清洗、检查反应器装置及管路内部，防止物料结垢和污染，影响反应器装置的稳定运行；•定期更换反应器装置中的催化剂，并进行质量检验；•经常检查管路的密封性，及时更换损坏的部件；•检查反应器装置的排放系统，防止因排放不畅造成事故。
固定床反应器安全操作及保养规程
固定床反应器安全操作及保养规程固定床反应器是一种用于化学反应的装置，在许多行业都有广泛的应用。
在正确操作和保养固定床反应器的前提下，可以最大程度地保证其安全性能。
本文将介绍固定床反应器的安全操作和保养规程，以确保其在生产过程中的可靠性和稳定性。
一、操作安全规程1.1 实施安全管控制度固定床反应器操作时应实施安全管控制度，包括对反应器设备、工艺流程、操作人员等的安全监控、管理和控制措施。
同时，应严格落实安全生产管理制度，执行完备的操作规程，确保反应器设备能够安全、高效地运行。
1.2 确认固定床反应器操作规程在使用固定床反应器之前，应了解其清洗、装填填料、启动和运行等各个操作环节的规程，并认真按照规程操作。
在操作固定床反应器时，应有专人进行操作，对于涉及到启停等重要环节，应由两人以上协同操作。
1.3 确认工艺参数在固定床反应器操作之前，需要确认循环液的流量、温度、压力等工艺参数，并分别进行监控。
当预设的工艺参数超出正常范围时，需要进行紧急处理，以保护固定床反应器不受严重损伤。
1.4 定期检修定期检修是保证固定床反应器安全运行的关键环节。
定期检修应该由技术人员进行并记录每次检修的结果。
每次检修应该包括反应器外观检查、管道检查以及底部的粘结物定期清理等工作。
二、保养规程2.1 清洗固定床反应器固定床反应器清洗时应着重清理内部反应器的颗粒填料。
在清洗过程中，应保证填料不受损坏。
在清洗完成后需要进行冲洗，以避免残留的清洁剂对反应器运行带来的不良影响。
2.2 填料保养固定床反应器中的颗粒填料每隔一定时间需要进行替换或保养。
保养过程中，可以选用酸浸或碱洗等方式。
在填料替换时，还需严格按照填料配比和填料压力进行操作，确保填料的填充性和密度达到预设要求。
2.3 润滑固定床反应器固定床反应器在运行的过程中需要进行润滑，常规选用合适的润滑油进行处理。
在润滑时，需要注意油品的清洁度，以免不良化学反应对反应器造成损害。
同时还需要注意润滑油的加注量，以确保润滑的充分性。
5固定床反应器
5固定床反应器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。
固定床反应器操作与控制—固定床反应器的计算
2.催化剂空时收率SW
定义为：单位质量(或体积)的催化剂在单位时间内所获
得的目的产R
式中 Sv —— 空速，h-1；
／h;
VON—— 原料气体体积流量(标准状态)，m3
VR —— 催化剂堆积体积，m3。
二、催化剂用量计算
3．催化剂负荷SG
定义为：单位质量的催化剂在单位时间内所处理的某一
《化学反应器操作与控制》
固定床反应器的计算
固定床反应器
流体通过静置的固体物料 所形成的床层并进行反应 的装置。
主要应用于气 固催化反应。
传统合成氨工艺流程
核心设备 氨合成塔
一、计算内容
计算内容
催 化 剂 用 量
高反 度应 和器 直床 径层
传 热 面 积
床 层 压 力 降
二、催化剂用量计算
计算方法
经验法
数学模型法
空速
空时收率 催化剂负荷
二、催化剂用量计算
1.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
=
VON VR
式中 Sv ——空速，h-1；
／h;
VON—— 原料气体体积流量(标准状态)，m3
VR—— 催化剂堆积体积，m3。
二、催化剂用量计算
原料量。即
SG=
wG mS
式中Sw ——催化剂空时收率，kg／(kg·h)或kg／(m3·h)；
ww——目的产物量，kg／h； ms——催化剂用量，kg或m3。
固定床反应器的计算
注意
经验法工艺计算的前提是新设计计 算的反应器也能保持与提供数据的 装置相同的操作条件。
经验法：原始的、不精确的，不能实现高倍数的放大。
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固定床反应器单元仿真系统使用手册（教师/学员）
目录
一、工艺流程简介 (3)
二、设备列表 (3)
三、仪表列表 (4)
四、现场阀列表 (5)
五、物料平衡和工艺卡片 (6)
六、操作规程 (6)
1. 正常开工 (6)
2. 正常停车 (7)
3. 正常运行 (7)
4. 氢气中断事故 (8)
5. 原料中断事故 (8)
6. 反应器飞温 (8)
7. 项目列表 (9)
七、复杂控制说明 (10)
八、重点设备操作 (11)
九、仿DCS操作组画面 (11)
十、固定床反应器DCS图 (12)
十一、固定床反应器现场图 (14)
十二、固定床反应器PI&D图 (16)
一、工艺流程简介
本单元模拟的乙炔加氢反应系统，其作用是除去脱乙烷塔顶气相混合碳二组份中的乙炔。
脱乙烷塔塔顶物料则经加热后进入乙炔转化器（R101A/B），采用选择性加氢生成乙烯的方法，除去物料中所含的乙炔。
本装置设有两台反应器，进行切换操作，使催化剂在不影响连续操作的情况下，用过热蒸汽和空气的混合物对催化剂进行再生。
该加氢步骤分两步完成以提高反应的选择性。
反应都是在气相中进行的。
通过流量控制将氢气干燥器的高纯度（95%（mol））氢气加入到反应器进料中。
通过流量控制还加入少量粗氢（含有CO）以调节催化剂的活性。
高纯度氢和粗氢还通过流量控制加入到二段反应器进料中。
反应器进料首先通过与乙炔转化器进料/排放物流换热器（E101）中的反应器排放物流换热，然后与乙炔转化器进料预热器E102中的低压蒸汽换热被加热到反应温度。
然后，它进入第一个反应器床层，并向下流经催化剂床层。
在第一个床层中应有大约75%的乙炔被转化。
一段的排放物流在乙炔转化器中间冷却器中被冷却以脱除反应的热量，然后进入第二个反应器床层，对剩余的乙炔进行加氢反应。
用于该工艺的催化剂是一种采用散布在氧化铝上的钯金属的加氢催化剂。
第一段催化剂是作为一种选择性催化剂操作，其操作条件设定用于加强乙炔转换为乙烯的反应。
第二段催化剂是一种较小选择的模式，可将反应器排放物流中的乙炔降到最低程度。
二、设备列表
三、仪表列表
四、现场阀列表
五、物料平衡和工艺卡片
六、操作规程
1.正常开工
1）开车前准备，检查各仪表以及阀门都处于正常状态。
打开所有控制阀的前后阀。
2）开从脱乙烷塔来的进料截至阀VI1R101，打开原料进料控制阀FV1001以及一段反应器R101A入口开关阀VI1R101A给反应器系统进行充压，PIC1001
充压至1.75 MpaG。
3）压力由反应器出口PIC1001控制，压力达到1.83Mpa时，将PIC1001投自动；
打开VX1E102，投用E102的蒸汽，同时调整反应器一段入口温度TIC1001
在25-30℃。
4）将进料FIC1001调整至正常，打开FIC1002和FIC1004，给一段反应器配入氢气。
一段反应器出口温度TIC1002接近40℃时，打开FIC1003和FIC1005，
给二段反应器配入氢气。
（见复杂控制说明）
5）按比例配入氢气，调整反应器一段入口温度TIC1001在30－35℃，二段反应器入口温度TIC1002在：45－55℃，反应器出口压力控制在1.83 MpaG，
AE1001取样分析反应器出口物料中乙炔含量小于0.001％时，打开VI3R101，
将反应器出口物流切换至产品出装置线。
2.正常停车
1）关闭阀门FIC1002、FIC1003、FIC1004以及FIC1005，切断反应器氢气和粗氢的进料；
2）关闭FIC1001，切断进料；
3）关闭VI3R101，切断产品采出，改排火炬；
4）开一、二段排绿油线阀VI1R101A和VI1R101B，排绿油干净后关阀；
5）泄压去火炬，PIC1001至正常。
3.正常运行与调整
3.1原料组分乙炔含量降低
现象：反应器温度降低
操作：调整氢气量，使氢炔比趋近正常
3.2原料组分乙炔含量增加
现象：反应器温度升高
操作：调整氢气量，使氢炔比趋近正常
3.3催化剂活性高选择性降低
现象：产品不合格，反应器温度升高？
操作：调整（降低）粗氢量，降低催化剂活性，提高其选择性。
3.4粗氢中CO含量过高
现象：催化剂活性低，反应器温度降低，产品不合格
操作：降低粗氢量，调整氢气量，恢复催化剂活性
3.5冷却水温度高
现象：反应器二段温度偏高
操作：增加冷却水量，控制二段温度在正常范围
3.6冷却水温度低
现象：反应器二段温度偏低
操作：打开旁路，调整反应器二段温度在正常范围
3.7升负荷105%
现象：反应器温度略有升高，压力升高
操作：调整冷却水量，控制温度压力在正常范围
3.8降负荷75%
现象：反应器温度略有降低，压力降低
操作：调整冷却水量，控制温度压力在正常范围
4.事故
4.1 氢气中断事故
事故现象：氢气进料为零，反应温度急剧下降
事故原因：氢气供给中断
处理方法：按停车步骤处理
4.2原料中断事故
事故现象：原料进料为零，反应温度急剧上升
事故原因：原料进料中断
处理方法：按停车步骤处理
4.3反应器飞温
事故现象：反应温度急剧上升
事故原因：反应器温度偏高
处理方法：按停车步骤处理
4.4冷却水中断
事故现象：二段反应温度升高
处理方法：按停车步骤处理
4.5催化剂活性过低，切换反应器
事故现象：反应器温度降低
处理方法：首先关闭氢气进料，停止反应。
然后用乙炔对备用反应器冲压，压力达到正常范围之后，缓慢打通反应器出口。
最后向第二反应器通入氢气，进行反应。
最终关闭第一反应器乙炔进料。
5.项目列表
22.正常（E103结垢/PIC1001
失灵）
正常（换热器E103结垢/仪表
PIC1001失灵）
见备注
23.正常（TIC1002失灵）正常（仪表TIC1002失灵）见备注
备注：（处理方法）
1)阀失灵——处理（用组合键（CTRL+M）调出处理画面，选中所需处理的阀
之后，点击处理，即可修复。
下同）。
2)阀漂移——处理。
3)仪表失灵——处理。
4)仪表漂移——处理。
5)泵坏——处理或启动备用泵。
6)换热器结垢——启动备用或提高冷却水量。
特定事故：详见操作手册中事故的处理方法。
七、复杂控制说明
1，分程控制
本装置的原料进料温度是通过分程控制方案来控制的。
当TIC1001开度小于50时，加热蒸汽控制A阀门开，当TIC1001调节器控制在50％开度时，A阀和B阀全关；当调节器控制在50-100％开度时，B阀渐开。
分程方式见下图：
TIC1001的分程控制示意图
2，比例控制
在本装置中，氢气的量影响着反应温度和浓度，所以氢气与新鲜进料成比例关系。
FIC1001→FIC1002，FIC1001→FIC1003采用比例控制，使氢气量随着原料进料量而变。
当原料量FIC1001接近给定值时，，将FIC1002投入串级，使氢气流量投入比例控制。
同理，当二段反应器达到投用条件时，FIC1003也投用串级。
3，反应器压力控制
反应器的压力是通过PIC1001放火炬来控制的，R101和R102可切换操作。
当投用的反应器是R101时，PIC1001的压力是从R101传递过来，显示值为PT1001A；当投用的反应器是R102时，PIC1001的压力是从R102传递过来，显示值为PT1001B。
八、重点设备操作
该固定床反应器的反应步骤分两步完成以提高反应的选择性。
反应都是在气相中进行的。
通过流量控制将氢气干燥器的高纯度（95%（mol））氢气加入到反应器进料中。
通过流量控制还加入少量粗氢（含有CO）以调节催化剂的活性。
高纯度氢和粗氢还通过流量控制加入到二段反应器进料中。
反应器进料首先通过与乙炔转化器进料/排放物流换热器（E101）中的反应器排放物流换热，然后与乙炔转化器进料预热器E102中的低压蒸汽换热被加热到反应温度。
然后，它进入第一个反应器床层，并向下流经催化剂床层。
在第一个床层中应有大约75%的乙炔被转化。
一段的排放物流在乙炔转化器中间冷却器中被冷却以脱除反应的热量，然后进入第二个反应器床层，对剩余的乙炔进行加氢反应。
九、仿DCS操作组画面
11
十、固定床反应器DCS图
12
13
十一、固定床反应器现场图
14
15
十二、固定床反应器PI&D图
16
17。