固定床催化的操作

1、固定床反應(yīng)器原理及崗位操作技術(shù)固定床反應(yīng)器原理及崗位操作技術(shù)任務(wù)三任務(wù)三 固定床催化反應(yīng)器的操作固定床催化反應(yīng)器的操作操作訓(xùn)練的載體：操作訓(xùn)練的載體：苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷一、應(yīng)用生產(chǎn)原理確定固定床反應(yīng)器操作條件一、應(yīng)用生產(chǎn)原理確定固定床反應(yīng)器操作條件二、正常操作注意事項(xiàng)二、正常操作注意事項(xiàng)三、苯加氫反應(yīng)器崗位開停車三、苯加氫反應(yīng)器崗位開停車四、異?，F(xiàn)象原因及處理方法四、異常現(xiàn)象原因及處理方法任務(wù)三任務(wù)三 固定床催化反應(yīng)器的操作固定床催化反應(yīng)器的操作一、應(yīng)用生產(chǎn)原理確定固定床反應(yīng)器操作條件一、應(yīng)用生產(chǎn)原理確定固定床反應(yīng)器操作條件（一）反應(yīng)原料、產(chǎn)物及用途、生產(chǎn)方法（一）反應(yīng)原料、產(chǎn)物

2、及用途、生產(chǎn)方法1.原料原料 苯苯2.產(chǎn)物產(chǎn)物 環(huán)己烷環(huán)己烷3.產(chǎn)物用途產(chǎn)物用途 生產(chǎn)環(huán)己醇、環(huán)己酮、聚己內(nèi)酰胺和聚己二酰己二生產(chǎn)環(huán)己醇、環(huán)己酮、聚己內(nèi)酰胺和聚己二酰己二胺有機(jī)化工原料。胺有機(jī)化工原料。是纖維素醚、樹脂、蠟、瀝青和橡膠的優(yōu)良溶劑。是纖維素醚、樹脂、蠟、瀝青和橡膠的優(yōu)良溶劑。 任務(wù)三任務(wù)三 固定床催化反應(yīng)器的操作固定床催化反應(yīng)器的操作一、應(yīng)用生產(chǎn)原理確定固定床反應(yīng)器操作條件一、應(yīng)用生產(chǎn)原理確定固定床反應(yīng)器操作條件（一）反應(yīng)原料、產(chǎn)物及用途、生產(chǎn)方法（一）反應(yīng)原料、產(chǎn)物及用途、生產(chǎn)方法4.催化劑催化劑苯加氫催化劑苯加氫催化劑鉑系催化劑鉑系催化劑鎳系催化劑鎳系催化劑活性好，價(jià)格便宜活

3、性好，價(jià)格便宜但如耐硫性能差，耐熱性差但如耐硫性能差，耐熱性差一般工業(yè)使用溫度一般工業(yè)使用溫度120180液苯空速低（一般為液苯空速低（一般為0.20.8h-）工業(yè)使用壽命短工業(yè)使用壽命短只能副產(chǎn)低壓蒸汽只能副產(chǎn)低壓蒸汽目前我國鎳系苯加氫催化劑主要目前我國鎳系苯加氫催化劑主要用于用于中小型中小型生產(chǎn)裝置；生產(chǎn)裝置；耐硫性能好耐硫性能好中毒后易再生中毒后易再生耐熱性能好耐熱性能好工業(yè)操作溫度可達(dá)工業(yè)操作溫度可達(dá)200400可副產(chǎn)中壓蒸汽可副產(chǎn)中壓蒸汽(1.0MPa)液苯空速可達(dá)液苯空速可達(dá)1.02.0h-工業(yè)使用壽命大于工業(yè)使用壽命大于5年。年。任務(wù)三任務(wù)三 固定床催化反應(yīng)器的操作固定床催化反應(yīng)

4、器的操作一、應(yīng)用生產(chǎn)原理確定固定床反應(yīng)器操作條件一、應(yīng)用生產(chǎn)原理確定固定床反應(yīng)器操作條件（一）反應(yīng)原料、產(chǎn)物及用途、生產(chǎn)方法（一）反應(yīng)原料、產(chǎn)物及用途、生產(chǎn)方法5.生產(chǎn)方法生產(chǎn)方法環(huán)己烷生產(chǎn)方法環(huán)己烷生產(chǎn)方法苯加氫法苯加氫法石油烴餾分的石油烴餾分的分餾精制法分餾精制法氣相苯加氫氣相苯加氫液相苯加氫液相苯加氫工藝氣體混合均勻工藝氣體混合均勻轉(zhuǎn)化率、收率均很高轉(zhuǎn)化率、收率均很高反應(yīng)激烈，易飛溫；反應(yīng)激烈，易飛溫； 任務(wù)三任務(wù)三 固定床催化反應(yīng)器的操作固定床催化反應(yīng)器的操作一、應(yīng)用生產(chǎn)原理確定固定床反應(yīng)器操作條件一、應(yīng)用生產(chǎn)原理確定固定床反應(yīng)器操作條件（二）反應(yīng)原理及特點(diǎn)（二）反應(yīng)原理及特點(diǎn)1.原理

5、原理苯加氫反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的反應(yīng)體系。在一定反應(yīng)條件下，苯加氫反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的反應(yīng)體系。在一定反應(yīng)條件下，苯與氫可能發(fā)生以下各種反應(yīng)。苯與氫可能發(fā)生以下各種反應(yīng)。任務(wù)三任務(wù)三 固定床催化反應(yīng)器的操作固定床催化反應(yīng)器的操作其中，反應(yīng)其中，反應(yīng)(1)為為主反應(yīng)主反應(yīng)，生成目的產(chǎn)物，生成目的產(chǎn)物環(huán)己烷環(huán)己烷； 反應(yīng)反應(yīng)(2)是苯的是苯的加氫裂解加氫裂解，最終產(chǎn)物為，最終產(chǎn)物為碳和甲烷碳和甲烷； 反應(yīng)反應(yīng)(3)是環(huán)己烷的是環(huán)己烷的異構(gòu)化異構(gòu)化； 反應(yīng)反應(yīng)(4)則是環(huán)己烷的則是環(huán)己烷的裂解反應(yīng)裂解反應(yīng)。 對于對于苯苯而言，反應(yīng)而言，反應(yīng)(1)和和(2)是是平行平行反應(yīng)。反應(yīng)。 盡管反應(yīng)盡管反應(yīng)(1)和和(

6、3)均為均為可逆可逆反應(yīng)，但反應(yīng)，但前前者為者為放熱放熱反應(yīng)，反應(yīng)， 后后者為者為吸熱吸熱反應(yīng)，這就導(dǎo)致溫度對反應(yīng)的影響各不相反應(yīng)，這就導(dǎo)致溫度對反應(yīng)的影響各不相 同。同。1.原理原理（二）反應(yīng)原理及特點(diǎn)（二）反應(yīng)原理及特點(diǎn)任務(wù)三任務(wù)三 固定床催化反應(yīng)器的操作固定床催化反應(yīng)器的操作2.反應(yīng)場所反應(yīng)場所3.反應(yīng)特點(diǎn)反應(yīng)特點(diǎn)前反應(yīng)器：列管換熱式固定床反應(yīng)器前反應(yīng)器：列管換熱式固定床反應(yīng)器后反應(yīng)器：單段絕熱式固定床反應(yīng)器后反應(yīng)器：單段絕熱式固定床反應(yīng)器強(qiáng)放熱反應(yīng)強(qiáng)放熱反應(yīng)復(fù)雜反應(yīng)復(fù)雜反應(yīng)氣固催化反應(yīng)氣固催化反應(yīng)（二）反應(yīng)原理及特點(diǎn)（二）反應(yīng)原理及特點(diǎn)任務(wù)三任務(wù)三 固定床催化反應(yīng)器的操作固定床催化反應(yīng)

7、器的操作1.反應(yīng)熱力學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化苯加氫制環(huán)己烷的反應(yīng)是一個(gè)苯加氫制環(huán)己烷的反應(yīng)是一個(gè)放熱的、體積減小放熱的、體積減小的的可逆可逆反應(yīng)，因此，反應(yīng)，因此，低溫低溫和和高壓高壓對該反對該反應(yīng)是有利的。應(yīng)是有利的。 但溫度不能太低，分子不能很好活化、反應(yīng)速率較慢。但溫度不能太低，分子不能很好活化、反應(yīng)速率較慢。任務(wù)三任務(wù)三 固定床催化反應(yīng)器的操作固定床催化反應(yīng)器的操作 不可逆反應(yīng)不可逆反應(yīng) 由于反應(yīng)速率常數(shù)隨溫度的升高而升高，因此，無論是放熱反應(yīng)還是由于反應(yīng)速率常數(shù)隨溫度的升高而升高，因此，無論是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，都應(yīng)該在盡可能高的溫度下進(jìn)行，

8、以獲得較大的反應(yīng)速率，吸熱反應(yīng)，都應(yīng)該在盡可能高的溫度下進(jìn)行，以獲得較大的反應(yīng)速率，但在實(shí)際生產(chǎn)中，要考慮以下問題：但在實(shí)際生產(chǎn)中，要考慮以下問題：a）溫度過高，催化劑活性下降或失活；）溫度過高，催化劑活性下降或失活；b）設(shè)備材質(zhì)的選?。┰O(shè)備材質(zhì)的選取c）熱能的供應(yīng)）熱能的供應(yīng)d）伴有副反應(yīng)時(shí)，會影響反應(yīng)的選擇性）伴有副反應(yīng)時(shí)，會影響反應(yīng)的選擇性 可逆反應(yīng)可逆反應(yīng) 隨溫度的升高，總的反應(yīng)速率提高。因此，對于可逆吸熱反應(yīng)，也應(yīng)隨溫度的升高，總的反應(yīng)速率提高。因此，對于可逆吸熱反應(yīng)，也應(yīng)盡可能在較高溫度下進(jìn)行，這樣既有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率，又可提高盡可能在較高溫度下進(jìn)行，這樣既有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率，

9、又可提高反應(yīng)速率。同時(shí)，也應(yīng)考慮一些因素的限制。反應(yīng)速率。同時(shí)，也應(yīng)考慮一些因素的限制。例如：例如：天然氣的蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)天然氣的蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng) 是可逆吸熱反應(yīng)，提高溫度有利于提高反應(yīng)速率并提高甲烷的平衡是可逆吸熱反應(yīng)，提高溫度有利于提高反應(yīng)速率并提高甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率，但考慮到設(shè)備材質(zhì)等條件限制，一般轉(zhuǎn)化爐內(nèi)溫度小于轉(zhuǎn)化率，但考慮到設(shè)備材質(zhì)等條件限制，一般轉(zhuǎn)化爐內(nèi)溫度小于800-850。224HCOOHCH任務(wù)三任務(wù)三 固定床催化反應(yīng)器的操作固定床催化反應(yīng)器的操作（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化2.反應(yīng)動力學(xué)反應(yīng)動力學(xué)前人在進(jìn)行苯氣相加氫反應(yīng)動力學(xué)的研究時(shí)，并沒有意識到催化劑顆

10、粒可能并非完全處于氣相狀態(tài)，而是前人在進(jìn)行苯氣相加氫反應(yīng)動力學(xué)的研究時(shí)，并沒有意識到催化劑顆?？赡懿⒎峭耆幱跉庀酄顟B(tài)，而是簡單地認(rèn)為當(dāng)簡單地認(rèn)為當(dāng)反應(yīng)物反應(yīng)物為為氣相氣相時(shí)得到的動力學(xué)就是時(shí)得到的動力學(xué)就是氣相反應(yīng)動力學(xué)氣相反應(yīng)動力學(xué)。從理論上講，這種觀點(diǎn)確實(shí)存在不足，。從理論上講，這種觀點(diǎn)確實(shí)存在不足，但從但從工業(yè)應(yīng)用角度工業(yè)應(yīng)用角度出發(fā)，它仍出發(fā)，它仍具有一定意義具有一定意義。 任務(wù)三任務(wù)三 固定床催化反應(yīng)器的操作固定床催化反應(yīng)器的操作（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化2.反應(yīng)動力學(xué)反應(yīng)動力學(xué)反應(yīng)組分從流體主體向固體催化劑外表面?zhèn)鬟f（外擴(kuò)散過程）；反應(yīng)組分從流體主體向固

11、體催化劑外表面?zhèn)鬟f（外擴(kuò)散過程）；反應(yīng)組分從催化劑外表面向催化劑內(nèi)表面?zhèn)鬟f（內(nèi)擴(kuò)散過程）；反應(yīng)組分從催化劑外表面向催化劑內(nèi)表面?zhèn)鬟f（內(nèi)擴(kuò)散過程）；反應(yīng)組分在催化劑表面的活性中心吸附（吸附過程）；反應(yīng)組分在催化劑表面的活性中心吸附（吸附過程）；在催化劑表面上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)（表面反應(yīng)過程）；在催化劑表面上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)（表面反應(yīng)過程）；反應(yīng)產(chǎn)物在催化劑表面上脫附（脫附過程）；反應(yīng)產(chǎn)物在催化劑表面上脫附（脫附過程）；反應(yīng)產(chǎn)物從催化劑內(nèi)表面向催化劑外表面?zhèn)鬟f（內(nèi)擴(kuò)散過程）；反應(yīng)產(chǎn)物從催化劑內(nèi)表面向催化劑外表面?zhèn)鬟f（內(nèi)擴(kuò)散過程）；反應(yīng)產(chǎn)物從催化劑外表面向流體主體傳遞（外擴(kuò)散過程）。反應(yīng)產(chǎn)物從催化劑外表面向流

12、體主體傳遞（外擴(kuò)散過程）。一般而言，氣固相催化反應(yīng)過程經(jīng)歷以下七個(gè)步驟，如右圖所示。一般而言，氣固相催化反應(yīng)過程經(jīng)歷以下七個(gè)步驟，如右圖所示。補(bǔ)充：活性中心補(bǔ)充：活性中心 由于化學(xué)吸附只能發(fā)生于固體表面那些能與由于化學(xué)吸附只能發(fā)生于固體表面那些能與氣相分子起反應(yīng)的原子上，通常把該類原子氣相分子起反應(yīng)的原子上，通常把該類原子稱為活性中心，用符號稱為活性中心，用符號“”表示。表示。 任務(wù)三任務(wù)三 固定床催化反應(yīng)器的操作固定床催化反應(yīng)器的操作（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化2.反應(yīng)動力學(xué)反應(yīng)動力學(xué)由此可見，氣固相催化反應(yīng)由此可見，氣固相催化反應(yīng)過程是個(gè)多步驟過程。整個(gè)過程是個(gè)多步

13、驟過程。整個(gè)反應(yīng)速率取決于最慢的一步，反應(yīng)速率取決于最慢的一步，該步驟就稱為該步驟就稱為速率控制步驟速率控制步驟。當(dāng)反應(yīng)過程達(dá)到定態(tài)時(shí)，各當(dāng)反應(yīng)過程達(dá)到定態(tài)時(shí)，各步驟的速率應(yīng)該相等，且步驟的速率應(yīng)該相等，且反反應(yīng)過程的速率應(yīng)過程的速率等于等于控制步驟控制步驟的速率的速率。 任務(wù)三任務(wù)三 固定床催化反應(yīng)器的操作固定床催化反應(yīng)器的操作（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化3.苯加氫催化反應(yīng)器工藝參數(shù)的確定苯加氫催化反應(yīng)器工藝參數(shù)的確定影響加氫過程主要工藝參數(shù)有影響加氫過程主要工藝參數(shù)有反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度、壓力壓力、空速空速及及氫油比氫油比。（1）反應(yīng)溫度）反應(yīng)溫度加氫的加氫的平衡常數(shù)平

14、衡常數(shù)比較比較大大，反應(yīng)主要受，反應(yīng)主要受反應(yīng)速度反應(yīng)速度制約制約，提，提高溫度有利于加快反應(yīng)速度。高溫度有利于加快反應(yīng)速度。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)原料組成原料組成和和性質(zhì)性質(zhì)及及產(chǎn)品要求產(chǎn)品要求來選來選擇適宜的反應(yīng)溫度。擇適宜的反應(yīng)溫度?？刂品磻?yīng)器控制反應(yīng)器 入口溫度為入口溫度為180200 反應(yīng)熱點(diǎn)溫度反應(yīng)熱點(diǎn)溫度360380任務(wù)三任務(wù)三 固定床催化反應(yīng)器的操作固定床催化反應(yīng)器的操作（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化（2）反應(yīng)壓力）反應(yīng)壓力 提高氫分壓，加快反應(yīng)速度提高氫分壓，加快反應(yīng)速度 提高苯的轉(zhuǎn)化率提高苯的轉(zhuǎn)化率 壓力提高增加裝置的設(shè)備投資費(fèi)用和運(yùn)

15、行費(fèi)用壓力提高增加裝置的設(shè)備投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用 對催化劑的機(jī)械強(qiáng)度要求也提高對催化劑的機(jī)械強(qiáng)度要求也提高 苯加氫氣固相催化反應(yīng)采用鉑系催化劑，控制反應(yīng)器苯加氫氣固相催化反應(yīng)采用鉑系催化劑，控制反應(yīng)器 反應(yīng)壓力為反應(yīng)壓力為3.1MPa。任務(wù)三任務(wù)三 固定床催化反應(yīng)器的操作固定床催化反應(yīng)器的操作（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化（3）反應(yīng)空速）反應(yīng)空速空速：單位時(shí)間、單位體積（質(zhì)量）的催化劑所能處理空速：單位時(shí)間、單位體積（質(zhì)量）的催化劑所能處理 的原料氣的體積流量。的原料氣的體積流量?？账倏账俚拇笮》从沉朔磻?yīng)器的的大小反映了反應(yīng)器的處理能力處理能力和和反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間?？账僭酱?/p>

16、，處理能力越大空速越大，處理能力越大原料與催化劑的接觸時(shí)間則越短原料與催化劑的接觸時(shí)間則越短相應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間也就越短。相應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間也就越短。 因此，空速的大小最終影響原料的因此，空速的大小最終影響原料的轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率和和反應(yīng)的深度反應(yīng)的深度。 苯加氫氣固相催化反應(yīng)：控制液苯空速苯加氫氣固相催化反應(yīng)：控制液苯空速1.61.7h-。任務(wù)三任務(wù)三 固定床催化反應(yīng)器的操作固定床催化反應(yīng)器的操作（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化氫油比：影響反應(yīng)過程的氫油比：影響反應(yīng)過程的氫分壓氫分壓。增加氫油比，有利于加氫反應(yīng)進(jìn)行增加氫油比，有利于加氫反應(yīng)進(jìn)行提高催化劑壽命提高催化劑壽命但過高的氫油比將

17、增加裝置的操作費(fèi)用及設(shè)備投資但過高的氫油比將增加裝置的操作費(fèi)用及設(shè)備投資 苯加氫氣固相催化反應(yīng)苯加氫氣固相催化反應(yīng) 控制控制n(H2)：n(苯苯)3.8。（4）反應(yīng)氫油比）反應(yīng)氫油比任務(wù)三任務(wù)三 固定床催化反應(yīng)器的操作固定床催化反應(yīng)器的操作二、正常操作注意事項(xiàng)二、正常操作注意事項(xiàng)（1）嚴(yán)格執(zhí)行裝置下發(fā)的）嚴(yán)格執(zhí)行裝置下發(fā)的工藝指令單工藝指令單；（2）經(jīng)常）經(jīng)常巡巡回回檢檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)匯報(bào)處理；查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)匯報(bào)處理；（3）V0801A/B新進(jìn)苯后要新進(jìn)苯后要勤排水勤排水；（4）要求加強(qiáng)）要求加強(qiáng)控制氫氣質(zhì)量控制氫氣質(zhì)量；（5）C0102進(jìn)口緩沖罐液位、壓差、出口溫度、電進(jìn)口緩沖罐液位、壓

18、差、出口溫度、電流要流要加強(qiáng)監(jiān)控加強(qiáng)監(jiān)控；（6）勤檢查）勤檢查P0102出口壓力出口壓力及及R0101上室上室熱油量熱油量；任務(wù)三任務(wù)三 固定床催化反應(yīng)器的操作固定床催化反應(yīng)器的操作二、正常操作注意事項(xiàng)二、正常操作注意事項(xiàng)（7）勤勤觀觀察察反應(yīng)反應(yīng)熱點(diǎn)溫度熱點(diǎn)溫度及及R0102的的溫差溫差TDI01012的變化情況；的變化情況；（8）加強(qiáng)控制）加強(qiáng)控制尾氫排放量尾氫排放量，在，在R0102溫差不大情況溫差不大情況下盡量少排；下盡量少排；（9）勤檢查）勤檢查X0101小泵小泵運(yùn)行情況；運(yùn)行情況；（10）加強(qiáng)控制）加強(qiáng)控制E0107高溫鍋爐給水，定期排污，高溫鍋爐給水，定期排污，以防結(jié)垢；以防結(jié)垢

19、；（11）調(diào)整）調(diào)整生產(chǎn)負(fù)荷生產(chǎn)負(fù)荷，速度要慢；，速度要慢；（12）D0103液位液位現(xiàn)場檢查?，F(xiàn)場檢查。任務(wù)三任務(wù)三 固定床催化反應(yīng)器的操作固定床催化反應(yīng)器的操作（一）崗位開車（一）崗位開車 1.開車前準(zhǔn)備與檢查開車前準(zhǔn)備與檢查 2.開車程序開車程序 （1）投熱油系統(tǒng)）投熱油系統(tǒng) （2）系統(tǒng)置換與試漏）系統(tǒng)置換與試漏 （3）加氫系統(tǒng)保壓）加氫系統(tǒng)保壓 （4）苯干燥系統(tǒng)）苯干燥系統(tǒng) （5）吸附裝置）吸附裝置 （6）加氫反應(yīng)和產(chǎn)物處理）加氫反應(yīng)和產(chǎn)物處理 （7）庚烷塔）庚烷塔T0102開車開車三、苯加氫反應(yīng)器崗位開停車三、苯加氫反應(yīng)器崗位開停車任務(wù)三任務(wù)三 固定床催化反應(yīng)器的操作固定床催化反應(yīng)器的操作（二）崗位停車（二）崗位停車1.正常停車正常停車（1