固定床加氢反应器分配器
固定床反应器培训
故障四
设备振动大。排除方法：检查固定床反应器的安装基础是 否牢固，如有问题及时加固；检查设备部件是否有松动或 损坏，如有及时修复或更换。
04
固定床反应器的优化与改 进
催化剂的优化选择
总结词
催化剂是固定床反应器的核心要素，其选择和优化对反应效果具有决定性影响。
详细描述
在选择催化剂时，需要考虑其活性、选择性、稳定性和成本效益。通过实验研究和模拟计算，可以评 估不同催化剂的性能，并选择最适合特定反应的催化剂。此外，催化剂的优化还可以通过改进制备方 法、添加助剂或进行表面改性来实现。
固定床反应器的基本结构
催化剂
固定床反应器中的催化剂通常 装填在反应器的底部或中部，
以固定床的形式存在。
反应物料
反应物料从反应器的顶部进入 ，通过催化剂层进行化学反应 。
换热器
为了控制反应温度，固定床反 应器通常配备换热器，以便在 必要时对反应物料进行加热或 冷却。
出料口
反应后的物料从反应器的底部 或侧部出料口排出。
证和模拟分析来评估新型反应器的性能。
05
固定床反应器的安全与环 保
安全操作规程
操作人员需经过专业培训，熟悉 固定床反应器的结构、工作原理
和操作规程。
操作过程中应严格遵守安全操作 规程，确保设备运行稳定、安全
可靠。
定期对固定床反应器进行检查和 维护，确保设备处于良好状态。
环保要求与处理措施
固定床反应器应符合环保要求 ，确保废气、废水和固废等污 染物达标排放。
操作条件的优化调整
总结词
操作条件如温度、压力、流量等对固定 床反应器的性能具有重要影响。
VS
详细描述
通过实验确定最佳的操作条件是必要的。 这包括最佳的温度、压力、气体流量等参 数。此外，操作条件的优化还可以通过控 制反应物的浓度、反应时间、反应器内构 件设计来实现。优化后的操作条件可以提 高反应效率、降低能耗和减少副反应的发 生。
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。
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℃)
加氢反应器及催化裂化反应器介绍
反应条件控制
利用新型合金和高性能陶瓷等材料，提高反应器的耐腐蚀性能和使用寿命。
高强度耐腐蚀材料
研发新型高温和高压材料，满足加氢反应器和催化裂化反应器在高温高压下的操作需求。
耐高温和高压材料
探索具有特殊功能的材料，如光催化材料、电催化材料等，为加氢和催化裂化过程提供新的解决方案。
功能材料
THANKS
石油化工
煤化工
环保领域
在煤化工领域，加氢反应器可用于煤焦油加氢、煤液化等过程，生产清洁燃料和化学品。
加氢反应器还可用于处理含硫、氮、氧等杂质的废弃物，实现环保减排。
03
02
01
优点
加氢反应器能够脱除原料油中的硫、氮、氧等杂质以及重金属元素，提高油品质量；能够生产高清洁油品，满足环保要求；具有较高的处理能力和较低的投资成本。
缺点
催化裂化反应器需要使用催化剂，且催化剂容易失活和中毒，需要定期更换或再生。此外，催化裂化技术还需要消耗大量的能量和原料，生产成本较高。
加氢反应器与催化裂化反应器的比较
CATALOGUE
03
加氢反应器的工作原理是通过加氢反应将原料中的有害物质转化为无害物质，而催化裂化反应器则是通过催化剂的作用将重质油转化为轻质油。
总结词
加氢反应器主要用于石油化工和煤化工领域，如煤制油、柴油加氢精制、润滑油加氢精制等。而催化裂化反应器则广泛应用于炼油工业，将重质油转化为轻质油、气体和焦炭等，是炼油工业中最重要的加工方法之一。
详细描述
总结词：加氢反应器的优点在于能够提高产品质量、减少环境污染，缺点是工艺复杂、投资成本高。催化裂化反应器的优点在于能够将重质油转化为轻质油，缺点是会产生较多的副产品和废弃物。
加氢反应器和催化裂化反应器的未来发展
固定床反应器设计计算
33
5.设计实例
反应工艺条件
Enzhou Liu, Northwest University, Xi’an
34
5.设计实例
计算结果
Enzhou Liu, Northwest University, Xi’an
35
5.设计实例
计算结果 w1429N2m 37/h0.0153 22.4 9.6 72 km 4 /h 2 6 o .0 2 l7 60.7 5k2g /h80h00 484k 2/g a 16 4.82万 45/年 吨
30
5.设计实例
管程中催化剂与壳程沸腾水总传热系数计算
Enzhou Liu, Northwest University, Xi’an
31
5.设计实例
床层与管外传热介质之间的总传热系数
Enzhou Liu, Northwest University, Xi’an
32
5.设计实例
动量传递
Enzhou Liu, Northwest University, Xi’an
管内物料和热量衡算 如图，取管内微元长度对组分A进行衡算得：
整理得
该方程组就是列管式固定床反应器的一维拟均相数学模型， 对一定的生产任务，可计算出床层中轴向浓度和温度分布。
四阶龙格-库塔法求解步骤 （1）将微分方程组化成差分方程组
（2）给定边界条件， l0,xAxA 0,TT 0 ，步长 Δl，计算
28
5.设计实例
建立数学模型 质量传递
Enzhou Liu, Northwest University, Xi’an
29
5.设计实例
热量传递
Enzhou Liu, Northwest University, Xi’an
固定床反应器设计计算
固定床反应器设计计算固定床反应器是化工领域中常见的一种反应器类型，特点是固定催化剂床，反应物通过固定床的床层进行反应，反应产物从固定床的出口处得到。
固定床反应器设计是化工生产中的重要环节，涉及反应器的尺寸、催化剂的选择、操作条件的确定等方面。
下面将介绍固定床反应器设计的基本原理和计算方法。
1.催化剂床的选择：催化剂床的选择应根据反应物的性质和反应条件来确定。
常见的固定床催化剂床有球形、多孔材料和填料等，催化剂床的选择应考虑到活性、稳定性和成本等因素。
2.反应器尺寸的确定：反应器尺寸的确定与催化剂床的选择等因素有关。
反应器的长度、直径、催化剂床的高度等参数需要根据反应物的流量、反应速率和传质传热等条件进行计算。
3.操作条件的确定：反应器的操作条件包括温度、压力和流量等参数，这些参数的确定与反应物的性质、反应速率和反应体系等因素有关。
操作条件的设计需要尽可能提高反应速率和产物的选择性。
1.传质和传热计算：传质和传热是固定床反应器中重要的过程，需要考虑到传质和传热的速率以及催化剂床的吸附和扩散等因素。
传质和传热计算可以通过质量传递和能量传递方程进行，根据质量传递和能量传递方程可以计算出反应器中流体的温度和浓度分布。
2.反应动力学计算：反应动力学是固定床反应器设计中的关键环节，可以通过实验和理论模型来确定反应物的反应速率和产物的选择性。
反应物的反应速率可以通过实验测定得到，也可以通过理论模型进行计算。
反应物的选择性可以通过反应速率常数和转化率来计算。
3.负载平衡计算：固定床反应器的负载平衡是指催化剂床的催化剂负载均匀性和催化剂的失活过程。
负载平衡计算需要考虑到催化剂床的催化剂负载情况和催化剂的失活速率。
催化剂的负载均匀性可以通过实验和模拟计算得到，催化剂的失活过程可以根据反应动力学和传质传热过程进行计算。
以上是固定床反应器设计的基本原理和计算方法的介绍，固定床反应器设计是化工生产中的一个重要环节，需要充分考虑到传质和传热、反应动力学和负载平衡等方面的因素来确定反应器的尺寸和操作条件。
反应器设计原理-第四章 固定床反应器-PPT
按水力半径的定义：
RH 流道有效截面积 床层的空隙体积 流道润湿周边长 总的润湿面积 Se
(4-11)
因此，床层的当量直径
d e 4 RH 4 2 ds Se 3 1
2 ( ) sd p 3 1
(4-12)
4.2.2
固定床的流动特性
JD
k c D G
2/3
k P G G D M
2/3
(4-25)
Sh
kc d p D
(4-26)
Sc
D
d P u
(4-27)
Re
(4-28)
传质系数的关联式很多，选择几个比较广泛使用的公式供参考。 对气体：Sc = 0.5～3
根据热量衡算，传热速率应等于反应的放热(或吸热)速率，即
ha (Ts Tb ) (H ) (rA )
(4-35)
颗粒表面与气流主体间传热问题的关键是决定给热系数。有
关给热系数可用传热j因子JH表达式计算。即
1、流动特性
2、气体的分布 4.2.3 固定床反应器的床层压力降
流体在空圆管中作等温流动时，当流体密度的变化可以忽略不计时，
2 L0 f u 0 P P0 PL 4 f dt 2
(4-13)
当4-13式用于计算固定床层的压力降时，u0应为流体在床层孔道中的 真正平均流速u，而 u u 0 ，dt应为当量直径de，而 合并在修正摩擦系数fM中，经处理，可得到：
(4-23)
Pe a
d P u d P u D Dea ea
Re Sc
石油化工工厂装备-08固定床反应器-概述PPT课件
固定床反应器的缺点
传热差，可能出现“飞温”（温度失去控 制，急剧上升，超过允许范围 ）
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
•5
固定床反应器是石油化工中应用最为普遍的 反应器之一
乙烯氧化制取环氧乙烷 脱除乙烯中的乙炔 乙苯脱氢制苯乙烯
反应区均为流体相，催化剂为固体
•11
结论：
绝热床反应器主要用于结构简单，催化剂 装填量大，属高温、高压大型反应器。
•12
•6
二、固定床反应器的结构
绝热式固定床反应器
固定床反应器
换热式固定床反应器
轴向反应器
径向反应器自然式ຫໍສະໝຸດ 外热式单段绝热床反应器
多段绝热床反应器
•7
(1)单段绝热式固定床反应器
结构简单，反 应器体积利用 率高 ，适用于 热效应不大， 温度要求不严， 单程转化率低 的反应
•8
单段式固定床反应器串联
•9
(2)多段绝热式固定床反应器
适用于热效 应较大，速 度慢的反应
•10
（3）径向反应器
反应器由顶部进入，沿径向经催化剂床层，反应 物进入中心管集合，再从底部流出
优点： <1>气体流程短，压降小，可使用较细催化剂，
提高利用率 <2>减少二次反应，提高反应选择性 <3>减少床层顶部的催化剂，因进料冲击而磨损
鼓泡塔
固定床
•1
第五章 固定床反应器
第一节 概述
•2
一、固定床反应器的特点及工业应用
“固定床”名称中 “固定”的是什么？ 固定的是催化剂 床层
定义：反应物料在静止的催化剂床层上进行反应的装置
•3
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《信息检索与网络资源利用》结课作业固定床加氢反应器分配器的研究进展姓名：学号：1303010701班级：化学工程与工艺1307班主讲老师：2014年9月1日摘要本文利用自行设计的“同步、多点、三维测液实验系统”对美国Union Oil 及法国Technip等公司的分配器进行了较为系统的实验研究, 分析了其流体力学特性及其因素与工作特性间的关系, 为各类分配器的设计创造了条件. 同时, 提出了改进分配铃综合工作特性的有效途径, 开发出性能优趁的新型分配器, 用于生产实践取得了夜好的效果。
叙述了抚顺石油化工研究院（FRIPP）开发的固定床加氢内构件，喷嘴式分配器的结构及工作原理，并且在国内应用的效果。
该内构件技术能保证直径3 400 mm柴油加氢反应器的径向温差小于2 ℃。
关键词:固定床加氢内构件分配器反应器实验AbstractIn this paper, self-designed "synchronous, multi-point, three-dimensional measuring liquid experimental system" for the United States and France, Technip Union Oil companies such as distributor conducted a systematic experimental study analyzes its hydrodynamic characteristics and knot work the relationship between the characteristics for all types of dispensers designed to create the conditions at the same time, an effective way to improve the allocation proposed integrated bell operating characteristics, the development of superior performance to take advantage of the new distributor for production practice has achieved good results night . Describes the Fushun Petrochemical Research Institute (FRIPP) within the fixed bed hydrogenation component development, structure and working principleof the nozzle distributor, and the effect on the domestic application. The inner component technology can guarantee 3 400 mm diameter diesel hydrogenation reactor radial temperature difference of less than 2 ℃.目录引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（4）第一章固定床加氢反应器内构件的开发与应用．．．．（5）1.分配器类型及其特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（5）2.反应器内构件的工业应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（6）第二章加氢反应器分配器的实验研究．．．．．．．．．．．．．．（7）1.典型分配器的实验分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.（7）2.新型高效分配器的开发研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（8）第三章新型固定床加氢反应器分配器的研究与应用（9）结束语．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（10）参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（11）引言在目前广泛采用的气液双相进料、固定床催化加氢反应器中, 原料油与氢按一定比例混合后, 经入口扩散器初步分配及床层分配器的进一步分配, 在高温、高压下借助催化剂的作用完成裂化、烯烃饱和、脱硫等反应。
在这一过程中, 反应器的分配器起着十分重要的作用: 将与氢混合的原料油均匀地喷洒到催化剂床表面以充分发挥整个床层的催化作用, 从而保证反应产物的质量和收率。
为适应我国石化工业发展的需求, 提高加氢反应器的设计水平, 我们自七十年代末就开始对加氢反应器分配内件进行了实验研究和开发, 建立了同步、多点、三维测液试验系统, 进行了大量实验研究, 开发出性能优越的新型分配器, 用于生产实践取得了良好效果。
几年来, 我们先后对美国Union Oil. Chevron .Mobil 法国Technip等公司的分配器进行了较为系统的实验研究, 分析了其流体力学特性及结构因素与工作特性间的关联情况等, 为各类型分配器的设计创造了条件, 同时也探索了改进分配器综合工作性能的有效途径。
第一章固定床加氢反应器分配器的开发与应用加氢工艺技术水平的高低，主要取决于催化剂性能的先进性，而催化剂性能的充分发挥，则在很大程度上取决于反应器内部结构的先进性和合理性。
设计合理的加氢反应器内构件应具有如下功能和特点：反应物流混合充分，催化剂床层温度分布均匀；压力降小，占用反应器空间小，装卸催化剂方便，检修检测方便，操作安全和投资低。
随着加氢装置的大型化及加氢设备制造能力的提高，反应器直径的不断增大，对反应器内构件的反应物流分配效果要求越来越高。
如果反应器内构件设计不合理，分配效果差，会造成催化剂床层径向温差大，催化剂利用率降低，甚至造成反应产物质量达不到要求。
因此国内外对加氢反应器内构件的研究和工程开发一直非常重视，许多工程公司都开发了自己的成套技术。
洛阳石油化工工程公司(LPEC)多年来一直致力于加氢工程技术的开发，并将开发出的多项先进技术成功地应用于工业生产。
1、分配器28类型及其特点1．1气液分配盘31它的主要作用是将气液两相物流混合，并均匀地分散到催化剂床层，使催化剂床层温度分布均匀，充分发挥催化剂的效能表 2 国内外气渣分配盘的主要型式2 反应器内构件的工业应用28LPEC在多年的加氢工程技术的研究和开发过程中，开发出自己的反应器内构件技术并已成功应用于数十套加氢裂化和加氢精制装置，经多年的工业运转表明其应用效果普遍良好，满足了加氢装置生产要求。
尤其是近几年来随着装置规模的不断增大，LPEC在设备大型化方面也在不断进行技术开发工作。
下面给出LPEC开发的反应器内构件在目前国内规模最大的加氢精制装置和渣油加氢脱硫装置上的工业应用实例。
目前，两套装置第一周期均已运行了一年半多的时间，其反应器直径在国内已投产的同类装置中均为最大。
加氢精制装置反应器内径为3 800m．反应器主要操作条件见表4表4 加氢精制反应器操作条件第二章加氢反应器分配器的实验研究一、典型分配器的实验分析根据分配器的工作机理,大致可分为“抽吸型”与“溢流型”。
现将具有代表性的两种分配器实验分析介绍如下。
1.Union oil分配器为分析确定分配器主要流道参数对分配器工作特性的影响及其规律性以探索其流道参数的设计原则及优化的可能性, 共设计22种实验模型。
2.Technip分配器从结构上讲,这种分配器比U.O型28稍显简单，其可变的结构参数相对少些,在我们设计的模型.主要是分析了下列参数对特性影响情况:中心管溢流孔孔径、孔数、中心管高度及孔的高度、顶部缺形等。
分析表明,Technip型29分配器的工界机理完全下不同于U O型。
这种分配器在进入正常分配状况时,气相经由中心管顶部斜口流入,液相则从中心管下端均布的小孔中流入,两者在中心管末端强烈碰撞,液相被吹散呈细小液滴后随即从出口喷出、扩散。
液相的分配动能是由液面位能和气相压差两项转换而来的,气相刚进入中心管时有一段是均匀地充满全管,不受液相的干扰,随之与液相交换能量后喷出。
图7所示为Technip型分配器的工作特性曲线,由图可知,除小液量低气速时分配曲线呈双驼峰形外,其余均近似单峰正态分布,当液相负荷过低或气相流速过高时,分配趋于恶化。
从实验结果得知Technip中型分配器最佳气速区为15~20m/s 。
适宜的液相负荷范围大约为0.2~2.5m3/h。
比较突出的是这种分配器压降相对较小,在最佳气速区及液相负荷小于15x9.807pa。
二、新型高效分配器的开发研究鉴于U.O分配器有突出的宏观分配性能,使其在生产实践中有重要意义。
我们充分发扬和运用这种优异的抽吸机制,解决“抽吸型”结构不可避免的中心集流现象带来的局部分配性较差的问题。
我们曾试图在中心管上部设置“防汇流体”,以防止液流向中心部位集中,并在中心管下部开溢流孔,以减少液相垂直下降距离。
但未取得预期效果,主要原因是气相的冲击力及液相的表面张力未得到有效的克服和引导,后来我们按照流体力学规则,在中心管出口处设置不同结构和参数的“碎流”装置,主要参数的选择依据为:d=d／2。
高度H 根据流体通过所需的流通截面积计算。
大量实验证明,这是一种十分有效的改善局部分配特性的结构。
以此为基础研制的CZ型分配器在同一实验条件下液相分布曲线峰值q~只有U.0原型分配器的1／4-1／8,并在整个气速范围内均能保持均匀分配。
CZ型分配器在兰州炼厂、荆门炼厂、东炼、抚顺石油一厂、广州.石化总厂，金陵石化公司、大连石油七厂的加氢反应器中推广使用,获得良好效益。
兰炼润滑物加氢反应器原的床层截面温差38C，平均温差△=17.036℃;用EZ型分配器改造其分配系统后,床层温差显著改善。
为了适应不同操作条件对分配器工作性能的要求,进一步提高分配器的设计水平,日前我们与石化总公司洛阳设计院和设备所合作,在已有成果的基础上,扩大实验研究范围,进一步探索改善分配器综合工作性能的实验表明, 中心管改为扩口型,中心管上部开设导流槽以及采用锥形泡罩等措施均有利于改善分配器了作性能,使单个分配器分配半径明显增大,分配更趋均匀,压降特性也明显改善。
第三章新型固定床加氢反应器分配器的研究与应用喷嘴式分配器气液分配器的功能是将气液两相原料进行分配、混合、并均匀地喷洒到催化剂床层表面，改善液相在催化剂床层的流动状态。
在催化剂床层中反应液体的分配不均匀会导致床层的局部过热和催化剂的结焦。