反應(yīng)設(shè)備的使用與維護(hù)

第五章反應(yīng)設(shè)備的使用與維護(hù)第一節(jié)反應(yīng)設(shè)備的工作過(guò)程及類型

一、反應(yīng)設(shè)備的工作過(guò)程及作用煉油、化工生產(chǎn)過(guò)程中，在反應(yīng)器中進(jìn)行的不僅僅是單純的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，同時(shí)還存在著流體流動(dòng)、物料傳熱、傳質(zhì)等物理傳遞過(guò)程。化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理、步驟和速率是根據(jù)化學(xué)動(dòng)力學(xué)的規(guī)律進(jìn)行的。如對(duì)于氣一液反應(yīng)，反應(yīng)速度除與溫度和濃度有關(guān)外，還與相界面的大小和相間的擴(kuò)散速度有關(guān)。對(duì)于氣一固催化反應(yīng)，不論在什么條件下進(jìn)行，氣相組分都必須先擴(kuò)散到固體催化劑的表面上，再在催化劑表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。由于化學(xué)反應(yīng)時(shí)原料的種類很多，反應(yīng)過(guò)程也很復(fù)雜，對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的要求也各不相同，因而，反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)類型多種多樣，尺寸大小不一，操作方式和操作條件也各不相同。如間歇式操作的反應(yīng)器，原料是一次性加入的；而連續(xù)式操作的反應(yīng)器，原料是連續(xù)加入的。不同結(jié)構(gòu)型式和尺寸的反應(yīng)器及不同的操作條件和方式，必將影響流體的流動(dòng)狀態(tài)和物料的傳熱、傳質(zhì)等傳遞過(guò)程。因此反應(yīng)器的工作過(guò)程就是以化學(xué)動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)的反應(yīng)過(guò)程和以熱量傳遞、質(zhì)量傳遞、動(dòng)量傳遞為基本內(nèi)容的傳遞過(guò)程同時(shí)進(jìn)行、相互作用、相互影響的復(fù)雜過(guò)程。

因此反應(yīng)器的工作過(guò)程就是以化學(xué)動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)的反應(yīng)過(guò)程和以熱量傳遞、質(zhì)量傳遞、動(dòng)量傳遞為基本內(nèi)容的傳遞過(guò)程同時(shí)進(jìn)行、相互作用、相互影響的復(fù)雜過(guò)程。

用于完成化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備稱為反應(yīng)設(shè)備(也稱反應(yīng)器)。反應(yīng)設(shè)備是煉油、化工生產(chǎn)裝置中的關(guān)鍵性設(shè)備。一般情況下，工業(yè)上的化學(xué)反應(yīng)是不可能全部完成的，也不可能只生成一種產(chǎn)物。但是，人們總是希望盡可能抑制副反應(yīng)發(fā)生，努力提高目的產(chǎn)物的收率，充分有效地利用原料，減輕分離設(shè)備的負(fù)荷，降低生產(chǎn)過(guò)程的能量消耗。一個(gè)好的反應(yīng)設(shè)備不僅能夠滿足這些要求，而且操作控制方便、具有較大的生產(chǎn)能力。反應(yīng)設(shè)備內(nèi)進(jìn)行的過(guò)程不僅具有化學(xué)反應(yīng)的特征，而且具有傳遞過(guò)程的特征。只有綜合考慮化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、流體的流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)等諸多因素，才能做到反應(yīng)設(shè)備的正確選型、合理設(shè)計(jì)、有效使用和最佳控制。本章主要．介紹反應(yīng)設(shè)備的類型、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及操作等內(nèi)容。

二、反應(yīng)設(shè)備的類型

在煉油、化工生產(chǎn)中，化學(xué)反應(yīng)的種類很多，操作條件差異很大，物料的聚集狀態(tài)也各不相同，使用反應(yīng)器的種類也是多種多樣。1．根據(jù)物料的聚集狀態(tài)分類根據(jù)物料的聚集狀態(tài)可把反應(yīng)器分為均相和非均相兩種。前者又可分為氣相反應(yīng)器和液相反應(yīng)器，反應(yīng)物料均勻地混合或溶解成為單一的氣相或液相。非均相反應(yīng)器又可分為氣一液、氣一固、液一液、液一固以及氣一液一固等五種，化工生產(chǎn)中應(yīng)用較多的是氣一固和氣一液兩種，如乙烯直接氧化制環(huán)氧乙烷采用氣一固相反應(yīng)器，苯烴化制乙苯采用氣一液相反應(yīng)器。反應(yīng)器按聚集狀態(tài)分類，其實(shí)質(zhì)是按宏觀動(dòng)力學(xué)特征分類。同樣聚集狀態(tài)的反應(yīng)有著相同的動(dòng)力學(xué)規(guī)律，如均相反應(yīng)的共同規(guī)律和特征是無(wú)相界面，反應(yīng)速度只與溫度和濃度等有關(guān)，而非均相反應(yīng)的共同規(guī)律和特征是有相界面，反應(yīng)速度不僅與溫度和濃度有關(guān)，而且還與相界面大小和相間擴(kuò)散速度有關(guān)。故以聚集狀態(tài)分類可以闡明各種相態(tài)反應(yīng)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)規(guī)律。

2．根據(jù)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)型式分類

根據(jù)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)型式的特征，可以分為釜式、管式、塔式、固定床和流化床反應(yīng)器等。釜式、管式反應(yīng)器大多用于均相反應(yīng)過(guò)程，塔式、固定床和流化床反應(yīng)器大多用于非均相反應(yīng)過(guò)程。反應(yīng)器按結(jié)構(gòu)型式分類，其實(shí)質(zhì)是按傳遞過(guò)程的特性分類。同類結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器內(nèi)，物料往往具有相同的流動(dòng)、混合、傳熱和傳質(zhì)等特性，可以用同類傳遞過(guò)程的統(tǒng)一規(guī)律加以描述。

反應(yīng)器的主要作用是提供反應(yīng)場(chǎng)所，并維持一定的反應(yīng)條件，使化學(xué)反應(yīng)過(guò)程按預(yù)定的方向進(jìn)行，得到合格的反應(yīng)產(chǎn)物。一個(gè)設(shè)計(jì)合理、性能良好的反應(yīng)器，應(yīng)能滿足如下幾方面的要求。(1)滿足化學(xué)動(dòng)力學(xué)和傳遞過(guò)程的要求，做到反應(yīng)速度快、選擇性好、轉(zhuǎn)化率高、目的產(chǎn)品多、副產(chǎn)物少。(2)能及時(shí)有效地輸入或輸出熱量，維持系統(tǒng)的熱量平衡，使反應(yīng)過(guò)程在適宜的溫度下進(jìn)行。(3)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和抗腐蝕能力，滿足反應(yīng)過(guò)程對(duì)壓力的要求，保證設(shè)備經(jīng)久耐用，生產(chǎn)安全可靠.(4)制造容易，安裝、檢修方便，操作調(diào)節(jié)靈活，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。

3．根根據(jù)操操作方方法分分類操作方方法分分為間間歇式式(或或稱為為分批批式)、半半間歇歇式(或稱稱為半半連續(xù)續(xù)式)和連連續(xù)式式三種種。間歇式式操作作是一次次加入入反應(yīng)應(yīng)物料料，在在一定定的反反應(yīng)條條件下下，經(jīng)經(jīng)過(guò)一一定的的反應(yīng)應(yīng)時(shí)間間，當(dāng)當(dāng)達(dá)到到所要要求的的轉(zhuǎn)化化率時(shí)時(shí)，取取出全全部產(chǎn)產(chǎn)物的的生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)程程。其其特點(diǎn)點(diǎn)是在在反應(yīng)應(yīng)過(guò)程程中，，反應(yīng)應(yīng)物和和產(chǎn)物物濃度度均隨隨時(shí)間間變化化，是是不穩(wěn)穩(wěn)定過(guò)過(guò)程。。由于于存在在著加加料、、出料料和清清洗等等非生生產(chǎn)時(shí)時(shí)間，，因而而設(shè)備備利用用率不不高，，勞動(dòng)動(dòng)強(qiáng)度度大，，只適適用于于小批批量、、多品品種生生產(chǎn)，，在染染料及及制藥藥工業(yè)業(yè)中廣廣泛采采用這這種操操作。。半間歇歇操作作是指一一些物物料分分批加加入、、而另另一些些物料料連續(xù)續(xù)加入入的生生產(chǎn)過(guò)過(guò)程，，或者者是一一批加加入物物料用用蒸餾餾的方方法連連續(xù)移移走部部分產(chǎn)產(chǎn)品的的生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)程程。半半間歇歇操作作也是是一個(gè)個(gè)不穩(wěn)穩(wěn)定過(guò)過(guò)程。。連續(xù)操操作是連續(xù)續(xù)加入入反應(yīng)應(yīng)物和和取出出產(chǎn)物物，反反應(yīng)器器內(nèi)溫溫度和和濃度度均不不隨時(shí)時(shí)間變變化而而變化化，是是一個(gè)個(gè)穩(wěn)定定過(guò)程程。連連續(xù)操操作設(shè)設(shè)備利利用率率高，，產(chǎn)品品質(zhì)量量穩(wěn)定定，易易于自自動(dòng)控控制，，適用用丁大大規(guī)模模生產(chǎn)產(chǎn)。煉煉油、、化工工生產(chǎn)產(chǎn)中大大多數(shù)數(shù)采用用連續(xù)續(xù)操作作。4．根根據(jù)溫溫度條條件和和傳熱熱方式式分類類根據(jù)溫溫度條條件反反應(yīng)器器可分分為等溫和和非等等溫兩種，，根據(jù)據(jù)傳熱熱方式式又可可分為為絕熱熱式、、外熱熱式和和自熱熱式。。由于化化學(xué)反反應(yīng)對(duì)對(duì)溫度變化有有相當(dāng)當(dāng)大的的敏感感性，，所以以傳熱熱方式式和溫溫度控控制是是反應(yīng)應(yīng)器設(shè)設(shè)計(jì)和和操作作中的的重要要問(wèn)題題。對(duì)于等等溫反反應(yīng)器器，只只需要要考慮慮濃度度變化化的影影響。。但在在工業(yè)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)中維維持等等溫條條件是是相當(dāng)當(dāng)困難難的，，因此此只適適用于于熱效效應(yīng)不不大，，或能能及時(shí)時(shí)輸入入或輸輸出熱熱量能能夠保保證等等溫條條件的的反應(yīng)應(yīng)過(guò)程程，其其他過(guò)過(guò)程一一般采采用非非等溫溫式反反應(yīng)器器，非非等溫溫式反反應(yīng)器器因換換熱方方式不不同也也有不不同的的型式式。反應(yīng)設(shè)設(shè)備的的類型型很多多，其其構(gòu)造造和適適用條條件也也各不不相同同。一一個(gè)反反應(yīng)過(guò)過(guò)程在在工業(yè)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)中究究竟采采用哪哪種類類型的的反應(yīng)應(yīng)器，，并無(wú)無(wú)嚴(yán)格格的規(guī)規(guī)定，，應(yīng)以以滿足足工藝藝要求求為主主，綜綜合考考慮各各種因因素，，以減減少能能量消消耗、、增加加經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益益為原原則而而確定定。第二節(jié)節(jié)反反應(yīng)應(yīng)器的的結(jié)構(gòu)構(gòu)及特特點(diǎn)一、釜釜式反反應(yīng)器器釜式反反應(yīng)器器又稱稱槽型型反應(yīng)應(yīng)器，，它是是各類類反應(yīng)應(yīng)器中中結(jié)構(gòu)構(gòu)較為為簡(jiǎn)單單且應(yīng)應(yīng)用較較廣的的一種種，主主要應(yīng)應(yīng)用于于液一一液均均相反反應(yīng)過(guò)過(guò)程，，在氣氣一液液、液液一液液非均均相反反應(yīng)過(guò)過(guò)程中中也有有應(yīng)用用。在在化上上生產(chǎn)產(chǎn)中，，既適適用于于間歇歇操作作過(guò)程程，又又可單單釜或或多釜釜串聯(lián)聯(lián)用于于連續(xù)續(xù)操作作過(guò)程程，但但在間間歇生生產(chǎn)過(guò)過(guò)程應(yīng)應(yīng)用最最多。。釜式式反反應(yīng)應(yīng)器器具具有有適適用用的的溫溫度度和和壓壓力力范范圍圍寬寬、、適適應(yīng)應(yīng)性性強(qiáng)強(qiáng)、、操操作作彈彈性性大大、、連連續(xù)續(xù)操操作作時(shí)時(shí)溫溫度度濃濃度度容容易易控控制制、、產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)質(zhì)量量均均一一等等特特點(diǎn)點(diǎn)。。但但用用在在較較高高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化率率工工藝藝要要求求時(shí)時(shí)，，需需要要較較大大容容積積。。通通常常在在操操作作條條件件比比較較緩緩和和的的情情況況下下操操作作，，如如常常壓壓、、溫溫度度較較低低且且低低于于物物料料沸沸點(diǎn)點(diǎn)時(shí)時(shí)，，應(yīng)應(yīng)用用此此類類反反應(yīng)應(yīng)器器最最為為普普遍遍。。釜式式反反應(yīng)應(yīng)器器的的基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)見(jiàn)見(jiàn)圖圖5——1，，主主要要包包括括反應(yīng)應(yīng)器器殼殼體體、、攪攪拌拌器器、、密密封封裝裝置置和和換換熱熱裝裝置置等等。釜釜式式反反應(yīng)應(yīng)器器殼殼體體及及攪攪拌拌器器所所用用材材料料一一般般為為碳碳鋼鋼，，根根據(jù)據(jù)特特殊殊需需要要，，可可在在與與反反應(yīng)應(yīng)物物料料接接觸觸部部分分襯襯有有不不銹銹鋼鋼、、鉛鉛、、橡橡膠膠、、玻玻璃璃鋼鋼或或搪搪瓷瓷，，個(gè)個(gè)別別情情況況也也可可襯襯貴貴重重金金屬屬(如如銀銀等等)。。根根據(jù)據(jù)反反應(yīng)應(yīng)要要求求，，殼殼體體也也可可直直接接用用銅銅、、不不銹銹鋼鋼制制造造。。1一電動(dòng)機(jī)；2一變速器；3一密封裝置；4～加料管口；5一殼體；6一夾套；7攪拌器；8一出料管口1．．殼體體:釜釜式式反反應(yīng)應(yīng)器器殼殼體體部部分分的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)包包括括筒筒體體、、底底、、蓋蓋(也也稱稱封封頭頭)、、手手孔孔或或人人孔孔、、視視鏡鏡及及各各種種工工藝藝接接管管口口等等。。釜式反應(yīng)應(yīng)器的筒筒體為圓圓筒形。。底、蓋蓋常用的的形狀有有平面、、碟形、、橢圓形形和球形形封頭，，釜底也也有錐形形的。平平面封頭頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，容容易制造造，一般般在釜體體直徑小小、常壓壓或壓力力不大條條件下操操作時(shí)采采用；碟碟形和橢橢圓形封封頭應(yīng)用用較多；；球形封封頭多用用于高壓壓反應(yīng)器器；當(dāng)反反應(yīng)后的的物料需需用分層層法使其其分離時(shí)時(shí)可用錐錐形底。。手孔或人人孔是為了檢檢查設(shè)備備內(nèi)部空空間以及及安裝和和拆卸設(shè)設(shè)備內(nèi)部部構(gòu)件而而設(shè)置的的。手孔孔的直徑徑一般為為O．15～0．20m，，它的結(jié)結(jié)構(gòu)一般般是在封封頭上接接一短管管，并蓋蓋以盲板板。當(dāng)釜釜體直徑徑較大時(shí)時(shí)，可以以根據(jù)需需要開(kāi)設(shè)設(shè)人孔，，人孔的的形狀有有圓形和和橢圓形形兩種，，圓形人人孔公稱稱直徑一一般為400mm，，橢圓形形人孔的的最小直直徑為400mm××300mm。釜式反應(yīng)器的的視鏡主要是為為了觀察察設(shè)備內(nèi)內(nèi)部的物物料反應(yīng)應(yīng)情況，，有比較較寬闊的的視察范范圍為其其結(jié)構(gòu)確確定原則則。工藝接管管口主要要用于進(jìn)進(jìn)、出物物料及安安裝溫度度、壓力力的測(cè)定定裝置。。進(jìn)料管管或加料料管應(yīng)做做成不使使料液的的液沫濺濺到釜壁壁上的形形狀，以以避免由由于料液液沿反應(yīng)應(yīng)釜內(nèi)壁壁向下流流動(dòng)而引引起釜壁壁局部腐腐蝕。釜釜式反反應(yīng)器的的所有人人孔、手手孔、視視鏡和工工藝接管管口，除除出料管管口外，，一般都都開(kāi)在項(xiàng)項(xiàng)蓋上。。2．?dāng)嚢璋杵鲾嚢杵魇鞘歉椒捶磻?yīng)器的的重要部部件，其作用是是加強(qiáng)物物料的均均勻混合合，強(qiáng)化化釜內(nèi)的的傳熱和和傳質(zhì)過(guò)過(guò)程。常用的攪攪拌器有有槳式、、框式、、錨式、、旋槳式式、渦輪輪式和螺螺帶式等等，如圖圖5—2所示。。槳式彎彎葉葉開(kāi)啟渦渦輪折折葉葉開(kāi)啟渦渦輪推推進(jìn)進(jìn)式平直葉圓圓盤(pán)框框式錨錨式式渦渦輪輪螺帶式式螺螺桿桿式以上幾種種攪拌器器在煉油油、化工工和高聚聚物生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)程中中應(yīng)用較較廣，此外還有有螺帶式式、電磁磁式、超超聲波式式等。在在工業(yè)上上可根據(jù)據(jù)物料的的性質(zhì)、、要求的的物料混混合程度度以及考考慮能耗耗等因素素選擇適適宜的攪攪拌器。。在一般般情況下下，對(duì)低低粘性均均相液體體混合，，可選用用任何形形式的攪攪拌器；；對(duì)非均均相液體體分散混混合，選選用旋槳槳式、渦渦輪式攪攪拌器為為好；在在有固體體懸浮物物存在，，固液密密度差較較大時(shí)，，選用渦渦輪式攪攪拌器，，固液密密度差較較小時(shí)，，選用槳槳式攪拌拌器；對(duì)對(duì)于物料料粘稠性性很大的的液體混混合，可可選用錨錨式攪拌拌器。對(duì)對(duì)需要有有更大攪攪拌強(qiáng)度度或需使使被攪拌拌液體作作上、下下翻騰運(yùn)運(yùn)動(dòng)的情情況，可可根據(jù)需需要在反反應(yīng)器內(nèi)內(nèi)再裝設(shè)設(shè)橫向或或豎向擋擋板及導(dǎo)導(dǎo)向筒等等。3．密封封裝置靜止的攪攪拌釜封封頭和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的攪攪拌軸之之間設(shè)有有攪拌軸軸密封裝裝置，以以防止釜釜內(nèi)物料料泄漏。。軸封裝置置主要有有填料密封封和機(jī)械械密封兩種。其其結(jié)構(gòu)與與離心泵泵的密封封結(jié)構(gòu)類類似。填填料箱密密封結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單，，填料裝裝卸方便便，但使使用壽命命較短，，難免微微量泄漏漏；機(jī)械械密封結(jié)結(jié)構(gòu)較復(fù)復(fù)雜，但但密封效效果較好好。4．換熱熱裝置換換熱裝裝置是用用來(lái)加熱熱或冷卻卻反應(yīng)物物料，使使之符合合工藝要要求的溫溫度條件件的設(shè)備備。其結(jié)結(jié)構(gòu)型式式主要有有夾套式式、蛇管管式、列列管式、、外部循循環(huán)式等等，也可可用直接接火焰或或電感加加熱，如如圖5——3所示示。(P112)各種換熱熱裝置的的選擇主主要決定定傳熱表表面是否否易被污污染而需需要清洗洗、所需需傳熱面面積的大大小、傳傳熱介質(zhì)質(zhì)的泄漏漏可能造造成的后后果以及及傳熱介介質(zhì)的溫溫度和壓壓力等因因素。一一般在需需要較大大傳熱面面積時(shí)常常采用蛇蛇管或列列管式換換熱裝置置；反應(yīng)應(yīng)在沸騰騰下進(jìn)行行時(shí)，采采用釜外外回流冷冷凝器取取走熱量量；在需需要傳熱熱面積不不大、傳傳熱介質(zhì)質(zhì)壓力又又較低的的情況下下，常采采用簡(jiǎn)單單的夾套套式換熱熱器。二、管式式反應(yīng)器器管式反應(yīng)應(yīng)器主要要用于氣氣相、液液相、氣氣一液相相連續(xù)反反應(yīng)過(guò)程程，由單單根(直直管或盤(pán)盤(pán)管)連連續(xù)或多多根平行行排列的的管子組組成，一一般設(shè)有有套管或或殼管式式換熱裝裝置。操作時(shí)，，物料自自一端連連續(xù)加入入，在管管中連續(xù)續(xù)反應(yīng)，，從另一一端連續(xù)續(xù)流出，，便達(dá)到到了要求求的轉(zhuǎn)化化率。由由于管式式反應(yīng)器器能承受受較高的的壓力，，故用于于加壓反反應(yīng)尤為為合適，，例如油油脂或脂脂肪酸加加氫生產(chǎn)產(chǎn)高碳醇醇、裂解解反應(yīng)用用的管式式爐便是是管式反反應(yīng)器。。此種反應(yīng)應(yīng)器具有有容積小小、比表表面大、、返混少少、反應(yīng)應(yīng)混合物物連續(xù)性性變化、、易于控控制等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)；但但若反應(yīng)應(yīng)速度較較慢時(shí)，，則有所所需管子子長(zhǎng)、壓壓降較大大等不足足。隨著著化工生生產(chǎn)越來(lái)來(lái)越趨于于大型化化、連續(xù)續(xù)化、自自動(dòng)化，，連續(xù)操操作的管管式反應(yīng)應(yīng)器在生生產(chǎn)中使使用越來(lái)來(lái)越多，，某些傳傳統(tǒng)上一一直使用用間歇攪攪拌釜的的高分子子聚合反反應(yīng)，目目前也開(kāi)開(kāi)始改用用連續(xù)操操作的管管式反應(yīng)應(yīng)器。管式反應(yīng)器器與釜式反反應(yīng)器相比比在結(jié)構(gòu)上上差異較大，主要有直直管式、盤(pán)盤(pán)管式、多多管式等。。單管(直管或盤(pán)盤(pán)管)式是是最簡(jiǎn)單的的一種反應(yīng)應(yīng)器，因其其傳熱面積積較小，一一般僅適用用于熱效應(yīng)應(yīng)較小的反反應(yīng)過(guò)程。。多管式反應(yīng)應(yīng)器的傳熱面積積較大，可可適用于熱熱效應(yīng)較大大的均相反反應(yīng)過(guò)程。。多管式反反應(yīng)器的反反應(yīng)管內(nèi)還還可充填固固體顆粒，，以提高流流體湍動(dòng)或或促進(jìn)非均均一流體相相的良好接接觸，并可可用來(lái)儲(chǔ)存存熱量以更更好地控制制反應(yīng)器溫溫度，亦可可適用于氣氣一固、液液一固非均均相催化反反應(yīng)過(guò)程。。三、鼓泡塔塔反應(yīng)器氣體以鼓泡泡形式通過(guò)過(guò)液層進(jìn)行行化學(xué)反應(yīng)應(yīng)的塔式反反應(yīng)器，稱稱為鼓泡塔塔反應(yīng)器。。它廣泛用用于氣一液液相反應(yīng)過(guò)過(guò)程。鼓泡塔反應(yīng)應(yīng)器基本結(jié)結(jié)構(gòu)是內(nèi)盛盛液體的空空心圓筒，，底部裝有有氣體分布布器，殼外外裝有夾套套或其他型型式換熱器器或設(shè)有擴(kuò)擴(kuò)大段、液液滴捕集器器等，如圖圖5—5所所示。1分布格板；2一夾套；3一氣體分布器；4一塔體；5一擋板；6塔外換熱器；7液體捕集器；8一擴(kuò)大段反應(yīng)氣體通通過(guò)分布器器上的小孑孑L鼓泡而而入，液體體間歇或連連續(xù)加入，，連續(xù)加入入的液體可可以和氣體體并流或逆逆流，·般般采用并流流形式較多多。氣體在在塔內(nèi)為分分散相，液液體為連續(xù)續(xù)相，液體體返混程度度較大。為為了提高氣氣體分散程程度和減少少液體軸向向循環(huán)，可可以在塔內(nèi)內(nèi)安置水平平多孔隔板板。當(dāng)吸收收或反應(yīng)過(guò)過(guò)程熱效應(yīng)應(yīng)不大時(shí)，，可采用夾夾套換熱裝裝置，熱效效應(yīng)較大時(shí)時(shí)，可在塔塔內(nèi)增設(shè)換換熱蛇管或或采用塔外外換熱裝置置。也可以以利用反應(yīng)應(yīng)液蒸發(fā)的的方法帶走走熱量。簡(jiǎn)單鼓泡塔塔具有結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)運(yùn)行可靠、、易于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)大型化、、適宜于加加壓操作、、在采取防防腐措施(如襯橡膠膠、瓷磚、、搪瓷等)后可以處處理腐蝕性性介質(zhì)等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。但在簡(jiǎn)單鼓鼓泡塔內(nèi)不不能處理密密度不均一一的液體，，如懸濁液液等。為了增加氣氣、液相接接觸面積和和減少返混混．可在塔塔內(nèi)的液體體層中放置置填料，這這種塔稱為為填料鼓泡塔塔。它與一般填填料塔不同同，一般填填料塔中的的填料不浸浸泡在液體體中，只是是在填料表表面形成液液層，填料料之間的空空隙中是氣氣體。而填填料鼓泡塔塔中的填料料是浸沒(méi)在在液體中，，填料間的的空隙全是是鼓泡液體體。這種塔的大大部分反應(yīng)應(yīng)空間被惰惰性填料所所占據(jù)，因因而液體在在反應(yīng)器中中的平均停停留時(shí)間很很短，雖有有利于傳質(zhì)質(zhì)過(guò)程，但但傳質(zhì)效率率較低，故故不如中間間設(shè)有隔板板的多段鼓鼓泡塔效果果好。結(jié)構(gòu)較為復(fù)復(fù)雜的鼓泡泡塔是氣體體升液式鼓泡泡塔，如圖5——6所示。。這種鼓泡泡塔與簡(jiǎn)單單空床鼓泡泡塔的結(jié)構(gòu)構(gòu)不同之處處在于它的的塔體內(nèi)裝裝有一根或或幾根氣升升管，它依依靠氣體分分布器將氣氣體輸送到到氣升管的的底部，在在氣升管中中形成氣、、液混合物物，此混合合物的密度度小于氣升升管外的液液體的密度度，因此引引起氣、液液混合物向向上流動(dòng)，，氣升管外外的液體向向下流動(dòng)，，從而使液液體在反應(yīng)應(yīng)器內(nèi)循環(huán)環(huán)。因?yàn)闅鈿馍艿牟俨僮飨駳怏w體升液器，，故有氣體體升液式鼓鼓泡塔之稱稱。在這種種鼓泡塔中中氣流的攪攪動(dòng)比簡(jiǎn)單單鼓泡塔激激烈得多，，因此，它可以處理理不均一的的液體；如果氣升管做成成夾套式，，內(nèi)通熱載載體或冷載載體，即具具有換熱作作用。圖5—6氣體升液式鼓泡塔1一筒體；2一氣升管；3氣體分布器四、固定床床反應(yīng)器凡是流體通通過(guò)不動(dòng)的的固體物料料形成的床床層而進(jìn)行行化學(xué)反應(yīng)應(yīng)的設(shè)備都都稱為固定床反應(yīng)應(yīng)器。該反應(yīng)器器尤其適合合于氣一固固相催化反反應(yīng)過(guò)程。。固定床催化化反應(yīng)器的的特點(diǎn)是除床層極極薄和氣體體流速很低低的特殊情情況外，床床層內(nèi)氣體體的流動(dòng)均均可視為理理想平推流流動(dòng)，因而而化學(xué)反應(yīng)應(yīng)速度較快快，為完成成同樣生產(chǎn)產(chǎn)任務(wù)所需需要的催化化劑用量和和反應(yīng)器體體積較小。。流體通過(guò)過(guò)床層的停停留時(shí)間可可以嚴(yán)格控控制，溫度度分布可以以適當(dāng)調(diào)節(jié)節(jié)，因而有有利于提高高化學(xué)反應(yīng)應(yīng)的轉(zhuǎn)化率率和選擇性性。固定床床內(nèi)的催化化劑不易磨磨損，可以以較長(zhǎng)時(shí)間間連續(xù)使用用。適宜于于在高溫高高壓條件下下操作。但是，由于于固體催化化劑在床層層中靜止不不動(dòng)，而且且催化劑載載體往往導(dǎo)導(dǎo)熱性能不不良，氣體體流速又受受壓降限制制不能太大大，因此固固定床傳熱熱性能較差差，溫度控控制較困難難。尤其是對(duì)于于放熱反應(yīng)應(yīng)，在換熱式式反應(yīng)器的的入口處反反應(yīng)物濃度度較高時(shí)，，則反應(yīng)速速度較快，，放出的反反應(yīng)熱量往往往來(lái)不及及移走，因因而使反應(yīng)應(yīng)物料溫度度升高，促促使反應(yīng)以以更快的速速度進(jìn)行，，從而放出出更多的熱熱量，導(dǎo)致致反應(yīng)物料料的溫度繼繼續(xù)升高以以致超過(guò)工工藝允許的的最高溫度度，甚至?xí)?huì)失去控制制，降低了了反應(yīng)的選選擇性、催催化劑的活活性和壽命命。同時(shí)設(shè)設(shè)備的強(qiáng)度度等性能也也受到了嚴(yán)嚴(yán)重的危害害。此外，，固定床反應(yīng)應(yīng)器不能使使用細(xì)粒催催化劑，否則流體體阻力增大大，影響正正常操作。。隨著化工生生產(chǎn)的發(fā)展展，已出現(xiàn)現(xiàn)多種型式式的固定床床反應(yīng)器，，以適應(yīng)不不同的傳熱熱要求和傳傳熱方式，，主要分為為絕熱式和換換熱式兩大類。(一)絕熱熱式固定床床反應(yīng)器在反應(yīng)過(guò)程程中不與外外界進(jìn)行熱熱量交換的的反應(yīng)器稱稱為絕熱式式反應(yīng)器，，又分為單單段絕熱式式和多段絕絕熱式。在工業(yè)上選選擇固定床反應(yīng)應(yīng)器時(shí)，應(yīng)考慮慮以下條件：保證徑向、、軸向溫度度分布均勻勻，并使反反應(yīng)維持在在最適宜的的溫度范圍圍；催化劑劑裝量充足足，并能充充分發(fā)揮作作用；氣體體物料通過(guò)過(guò)催化劑床床層的阻力力要小，并并可加大空空間速度以以強(qiáng)化生產(chǎn)產(chǎn)，滿足工工藝要求，，提高產(chǎn)品品收率等。。此外還要要考慮設(shè)備備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單、操作方方便、安全全可靠等因因素。五、流化床床反應(yīng)器流體原料以以一定的流流動(dòng)速度使使催化劑顆顆粒呈懸浮浮湍動(dòng)，并并在催化劑劑作用下進(jìn)進(jìn)行化學(xué)反反應(yīng)的設(shè)備備，稱為流流化床反應(yīng)應(yīng)器。它是是氣固相催催化反應(yīng)常常用的一種種反應(yīng)器。。(一)流化床反反應(yīng)器的的特點(diǎn):在流化床床反應(yīng)器器中，床床層上的的固體催催化劑顆顆粒在氣氣流的作作用下劇劇烈攪動(dòng)動(dòng)，上下下沉浮，，能像流流體一樣樣運(yùn)動(dòng)。。它與固固定床反反應(yīng)器相相比有如如下特點(diǎn)點(diǎn):(1)由由于流化化床所用用固體顆顆粒比固固定床小得多，因而具具有較大大的比表表面積，，使得流流化床單單位體積積內(nèi)氣固固相間接接觸面積積很大，，并且降降低了內(nèi)內(nèi)擴(kuò)散阻阻力，增增加了內(nèi)內(nèi)表面的的利用率率，從而而提高了了相界面面的傳質(zhì)質(zhì)、傳熱熱速度。。又由于于床層內(nèi)內(nèi)氣流與與顆粒劇劇烈攪動(dòng)動(dòng)混合，，使床層層溫度分分布均勻勻，避免免了局部部過(guò)熱或或局部反反應(yīng)不完完全的現(xiàn)現(xiàn)象，這這對(duì)于某某些強(qiáng)放放熱反應(yīng)應(yīng)過(guò)程是是十分重重要的。。(2)由由于流化化床內(nèi)固固體顆粒粒不斷沖沖刷換熱熱器表面面的激烈烈運(yùn)動(dòng)，，促使壁壁面氣膜膜變薄，，使床面面不斷更更新，從從而提高高了床層層對(duì)壁面面的給熱熱系數(shù)，，因此所所需換熱熱器的傳傳熱面積積較小。。(3)由由于流化化床中的的固體顆顆粒有類類似于流流體的流流動(dòng)性，，因此從從床層中中取出顆顆?；蛳蛳虼矊又兄屑尤胄滦碌念w粒粒都很方方便，可可使反應(yīng)應(yīng)過(guò)程和和再生過(guò)過(guò)程實(shí)現(xiàn)現(xiàn)連續(xù)化化及自動(dòng)動(dòng)控制。。(4)流流化床內(nèi)內(nèi)氣流和和固體顆顆粒沿設(shè)設(shè)備軸向向混合(返混)很嚴(yán)重重，使已已反應(yīng)的的物質(zhì)返返回，稀稀釋了參參加反應(yīng)應(yīng)的物質(zhì)質(zhì)，致使使反應(yīng)速速度降低低。又由由于氣體體部分成成為大氣氣泡通過(guò)過(guò)床層使使氣固接接觸不良良，催化化劑的利利用率降降低，氣氣體在床床層內(nèi)的的停留時(shí)時(shí)間分布布不均勻勻，因而而增加了了副反應(yīng)應(yīng)，導(dǎo)致致反應(yīng)過(guò)過(guò)程的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率下下降和選選擇性變變差。(5)由由于固體體顆粒間間劇烈碰碰撞，造造成催化化劑磨損損破碎，，增加了了催化劑劑的損失失和防塵塵的困難難。同時(shí)時(shí)，由于于固體顆顆粒的磨磨蝕作用用，管子子和容器器的磨損損也很嚴(yán)嚴(yán)重。由此可見(jiàn)見(jiàn)，對(duì)于熱熱效應(yīng)很很大的放放熱或吸吸熱反應(yīng)應(yīng)，要求求有均勻勻的催化化劑溫度度并需要要精確控控制溫度度的化學(xué)學(xué)反應(yīng)；；催化劑劑使用壽壽命短，，操作較較短時(shí)間間就要更更新或活活化的反反應(yīng)；某某些可以以在高濃濃度下比比較安全全操作的的氧化反反應(yīng)等，，都比較較適用流流化床反反應(yīng)器，，對(duì)于要要求高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率的的反應(yīng)、、要求催催化劑床床層溫度度分布的的反應(yīng)，，一般不不適于使使用流化化床反應(yīng)應(yīng)器。(二)流流化床反反應(yīng)器的的結(jié)構(gòu)流化床反反應(yīng)器的的結(jié)構(gòu)型型式很多多，一般般有以下下幾種類類型。1．按照照固體顆顆粒是否否循環(huán)分分類流化床可可分為單單器或稱稱非循環(huán)環(huán)操作的的流化床床及雙器器或稱循循環(huán)操作作的流化化床。單器流化化床在工工業(yè)上應(yīng)應(yīng)用最為為廣泛，，如乙烯烯氧氯化化流化床床反應(yīng)器器，其結(jié)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖圖5一11，這這類反應(yīng)應(yīng)器多用用于催化化劑使用用壽命較較長(zhǎng)的氣氣固相催催化反應(yīng)應(yīng)過(guò)程。。雙器流化化床多用用于催化化劑使用用壽命較較短且容容易再生生的氣固固相催化化反應(yīng)過(guò)過(guò)程，如石油油煉制工工業(yè)中的的催化裂裂化裝置置，其結(jié)結(jié)構(gòu)型式式參見(jiàn)圖圖5—12。催化劑在在反應(yīng)器器和再生生器之間間的循環(huán)環(huán)，是靠靠控制兩兩器的密密度差形形成壓差差實(shí)現(xiàn)的的。因?yàn)閮蓛善鏖g實(shí)實(shí)現(xiàn)了催催化劑的的定量定定向流動(dòng)動(dòng)，所以以同時(shí)完完成了催催化反應(yīng)應(yīng)和再生生燒焦的的連續(xù)操操作過(guò)程程。2．按照照床層的的外形分分類流化床可可分為圓圓筒形和和圓錐形形流化床床。以上上皆為圓圓筒形流流化床反反應(yīng)器，，其結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單，，制造容容易，設(shè)設(shè)備容積積利用率率高，在在設(shè)計(jì)和和生產(chǎn)方方面都積積累了較較豐富的的經(jīng)驗(yàn)，，獲得了了廣泛應(yīng)應(yīng)用。圓錐形流流化床的的結(jié)構(gòu)型型式參見(jiàn)見(jiàn)圖5——13。。3．按照照床層中中是否置置有內(nèi)部部構(gòu)件分分類流化床可可分為自由床和和限制床床。床層中中設(shè)置內(nèi)內(nèi)部構(gòu)件件的稱為為限制床床，反之之稱為自自由床。。設(shè)置內(nèi)內(nèi)部構(gòu)件件的目的的在于增增進(jìn)氣固固接觸，，減少氣氣體返混混，改善善氣體停停留時(shí)間間分布，，提高床床層的穩(wěn)穩(wěn)定性，，從而使使高床層層和高流流速操作作成為可可能。這這些條件件對(duì)于反反應(yīng)速度度慢、級(jí)級(jí)數(shù)高和和副反應(yīng)應(yīng)嚴(yán)重的的氣固相催化化反應(yīng)來(lái)來(lái)說(shuō)都是是很重要要的，因因此許多多流化床床催化反反應(yīng)器都都采用限限制床，，即采用用擋網(wǎng)、、擋板等等作為內(nèi)內(nèi)部構(gòu)件件。4．按照照反應(yīng)器器內(nèi)層數(shù)數(shù)的多少少分類流化床可可分為單單層和多多層流化化床。對(duì)對(duì)氣固相相催化反反應(yīng)主要要是應(yīng)用用單層流流化床。。但在單單層流化化床中，，氣固相相間不能能進(jìn)行逆逆相操作作，反應(yīng)應(yīng)的轉(zhuǎn)化化率較低低，氣固固接觸時(shí)時(shí)間短，，而且滿滿足不了了某些過(guò)過(guò)程需要要在不同的的階段控控制不同同反應(yīng)溫溫度的要求，，這時(shí)可可采用多多層式流流化床。。用于石石灰石焙焙燒的多多層式流流化床的的結(jié)構(gòu)見(jiàn)見(jiàn)．圖5—14。在多層式式流化床床中，氣氣流由下下往上通通過(guò)各段段床層，，流態(tài)化化的固體體顆粒則則沿著溢流管從從上往下下依次“流流過(guò)”各各層分布布板，其其流型有如如板式精精餾塔，只是““流動(dòng)””的是流流態(tài)化的的固體，，而不是是液體。。生產(chǎn)丙烯烯腈的流流化床反反應(yīng)器是是有代表表性的單單器流化化床反應(yīng)應(yīng)器，其其結(jié)構(gòu)見(jiàn)見(jiàn)圖5——15。。第三節(jié)反反應(yīng)應(yīng)設(shè)備的的使用與與維護(hù)一、釜式式反應(yīng)器器的運(yùn)行行與操作作,圖5—16為生生產(chǎn)高密密度低壓壓聚乙烯烯的攪拌拌釜聚合合系統(tǒng)，，這是目目前典型型的、在在工業(yè)上上應(yīng)用最最為廣泛泛的聚合合系統(tǒng)。。(一)開(kāi)開(kāi)車1.通入入氮?dú)鈱?duì)對(duì)聚合系系統(tǒng)進(jìn)行行試漏、氮?dú)庵脫Q。2.檢查查轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)設(shè)備的潤(rùn)潤(rùn)滑情況況，投運(yùn)運(yùn)冷卻水水、蒸汽汽、熱水水、氮?dú)鈿狻⒐S廠風(fēng)、儀儀表風(fēng)、、潤(rùn)滑油油、密封封油等系系統(tǒng)，投投運(yùn)儀表表、電氣氣、安全全聯(lián)鎖系系統(tǒng)，向向聚合釜釜中加入入溶劑或或液態(tài)聚聚合單體體，當(dāng)釜釜內(nèi)液體體淹沒(méi)最最低一層層攪拌葉葉后啟動(dòng)動(dòng)聚合釜釜攪拌器器，繼續(xù)續(xù)向釜內(nèi)內(nèi)加入溶溶劑或單單體，直直到達(dá)正正常料位位為止。。3.升溫使釜溫達(dá)達(dá)到正常常值，在在升溫的的過(guò)程中中，當(dāng)溫溫度達(dá)到到某一規(guī)規(guī)定值時(shí)時(shí)，向釜釜內(nèi)加催催化劑、、單體、、溶劑、、分子量量調(diào)節(jié)劑劑等，同同時(shí)控制制聚合溫溫度、壓壓力、聚聚合釜料料位等工工藝指示示，使之之達(dá)正常常值。(二二)聚聚合合系系統(tǒng)統(tǒng)的的操操作作1．．溫溫度度控控制制控制制好好聚聚合合溫溫度度對(duì)對(duì)于于聚聚合合系系統(tǒng)統(tǒng)操操作作是是最最關(guān)關(guān)鍵鍵的的，，控控制制聚聚合合溫溫度度一一般般有有如如下下三三種種方方法法。。(1)通通過(guò)過(guò)夾夾套套冷冷卻卻水水換換熱熱。。(2)如如圖圖5——16所所示示，，由由循循環(huán)環(huán)風(fēng)風(fēng)機(jī)機(jī)C、、氣氣相相換換熱熱器器E。。、、聚聚合合釜釜組組成成氣氣相相外外循循環(huán)環(huán)系系統(tǒng)統(tǒng)，，通通過(guò)過(guò)氣氣相相換換熱熱器器E。。能能夠夠調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)循循環(huán)環(huán)氣氣體體的的溫溫度度，，并并使使其其中中的的易易冷冷凝凝氣氣相相冷冷凝凝，，冷冷凝凝液液流流回回聚聚合合釜釜，，從從而而達(dá)達(dá)到到控控制制聚聚合合溫溫度度的的目目的的。。這這種種取取熱熱方方法法稱稱為為氣氣相相外外循循環(huán)環(huán)取取熱熱。。(3)如如圖圖5——16所所示示，，由由漿漿液液循循環(huán)環(huán)泵泵P、、漿漿液液換換熱熱器器E：：和和聚聚合合釜釜組組成成漿漿液液外外循循環(huán)環(huán)系系統(tǒng)統(tǒng)，，通通過(guò)過(guò)漿漿液液換換熱熱器器E：：能能夠夠調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)循循環(huán)環(huán)漿漿液液的的溫溫度度，，從從而而達(dá)達(dá)到到控控制制聚聚合合溫溫度度的的目目的的，，這這種種取取熱熱方方法法稱稱為為裝裝液液外外循循環(huán)環(huán)取取熱熱。。究竟竟采采用用哪哪種種取取熱熱方方式式，，主主要要決決定定于于聚聚合合釜釜的的容容積積以以及及聚聚合合單單體體、、溶溶劑劑、、聚聚合合漿漿液液的的性性質(zhì)質(zhì)。。大大型型聚聚合合釜釜往往往往同同時(shí)時(shí)采采用用兩兩種種以以上上的的取取熱熱方方法法。。2．．壓壓力力控控制制在聚合合溫溫度度恒恒定定的情情況況下下，，聚聚合合單單體體為為氣氣相相時(shí)時(shí)聚聚合合釜釜的的壓壓力力主主要要通通過(guò)過(guò)催催化化劑劑的的加料料量量和和聚聚合合單單體體的的加加料料量量來(lái)控控制制，，聚聚合合單單體體為為液液相相時(shí)時(shí)聚聚合合釜釜壓壓力力主主要要決決定定單單體體的的蒸蒸氣氣分分壓壓，，也也就就是是聚聚合合溫溫度度。。聚聚合合釜釜?dú)鈿庀嘞嘀兄?，，不不凝凝的的惰惰性性氣氣體體的的含含量量過(guò)過(guò)高高是是造造成成聚聚合合釜釜壓壓力力超超高高的的原原因因之之一一，，此此時(shí)時(shí)需需放放火火炬炬，，以以降降低低聚聚合合釜釜的的壓壓力力。。3．．料料位位控控制制聚合合釜釜料料位位應(yīng)應(yīng)該該嚴(yán)嚴(yán)格格控控制制，，一一般般控控制制在在70％％左左右右，，連連續(xù)續(xù)聚聚合合時(shí)時(shí)通通過(guò)過(guò)聚聚合合漿漿液液的的出出料料速速率率來(lái)來(lái)控控制制，，聚聚合合釜釜必必須須有有自自動(dòng)動(dòng)料料位位控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)，，以以確確保保料料位位準(zhǔn)準(zhǔn)確確控控制制。。料位控制過(guò)過(guò)低，聚合合產(chǎn)率低，，料位控制制過(guò)高甚至至滿釜，就就會(huì)造成聚聚合漿液進(jìn)進(jìn)入換熱器器、風(fēng)機(jī)等等設(shè)備中造造成事故。。4．漿液濃濃度控制控制聚合漿漿液濃度也也非常重要要。漿液過(guò)過(guò)濃，造成成攪拌器電電動(dòng)機(jī)電流流過(guò)高，引引起超負(fù)載載跳閘、停停轉(zhuǎn)。這就就會(huì)造成釜釜內(nèi)聚合物物結(jié)塊，甚甚至引發(fā)飛飛溫、爆聚聚事故，停停止攪拌是是造成爆聚聚事故的主主要原因之之一?？刂浦茲{液濃度度主要是通通過(guò)控制溶溶劑的加入入量和聚合合產(chǎn)率來(lái)實(shí)實(shí)現(xiàn)的。聚聚合產(chǎn)率的的高低在聚聚合溫度和和單體加入入量不變的的情況下，，主要通過(guò)過(guò)催化劑加加入量來(lái)調(diào)調(diào)節(jié)。在發(fā)發(fā)生聚合溫溫度失控時(shí)時(shí)，應(yīng)立即即停進(jìn)催化化劑、聚合合單體，增增加溶劑進(jìn)進(jìn)料量，加加大循環(huán)冷冷卻水量，，緊急放火火矩泄壓，，向后系統(tǒng)統(tǒng)排聚合漿漿液，并適適時(shí)加入阻阻聚劑。發(fā)發(fā)生停攪拌拌事故時(shí)應(yīng)應(yīng)立即加入入阻聚劑，，并采取其其他相應(yīng)的的措施。(三)停車車聚合系統(tǒng)停停車程序如如下：首先停進(jìn)催催化劑、單單體，溶劑劑繼續(xù)加入入，維持聚聚合系統(tǒng)繼繼續(xù)運(yùn)行一一會(huì)兒；在在聚合反應(yīng)應(yīng)停止后，，停進(jìn)所有有物料，卸卸料，停攪攪拌器和其其他運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)設(shè)備，用氮氮?dú)庵脫Q，，置換合格格后待檢修修。二、固定床床反應(yīng)器的的運(yùn)行與操操作固定床反應(yīng)應(yīng)器是催化化反應(yīng)過(guò)程程最常用的的反應(yīng)器之之一。下面面以加氫裂裂化反應(yīng)器器為例，介介紹固定床床反應(yīng)器的的日常運(yùn)行行和操作要要點(diǎn)。(一)正常常操作及控控制1．反應(yīng)溫度調(diào)調(diào)控對(duì)加氫裂化化來(lái)說(shuō)，催催化劑床層層溫度是反反應(yīng)部分最最重要的工工藝參數(shù)。。提高反應(yīng)應(yīng)溫度可使使裂解反應(yīng)應(yīng)速度加快快，原料的的裂解程度度加深，生生成油中低低沸點(diǎn)組分分含量增加加，氣體產(chǎn)產(chǎn)率增高。。但反應(yīng)溫溫度的提高高，使催化化劑表面積積炭結(jié)焦速速度加快，，影響使用用壽命。所所以，溫度度條件的選選擇一般受受催化劑活活化、操作作溫度限定定值、產(chǎn)氣氣分布等諸諸多因素的的影響。通通常在催化化劑活性允允許的條件件下，采用用盡可能低低的反應(yīng)溫溫度。調(diào)控控反應(yīng)溫度度應(yīng)注意以以下幾個(gè)方方面。(1)控制制反應(yīng)器人人口溫度。。以加熱爐式式換熱器提提供熱源的的反應(yīng)，要要嚴(yán)格控制制反應(yīng)器人人口物流的的溫度，即即控制加熱熱爐出口溫溫度或換熱熱器終溫，，這是裝置置重要的工工藝指標(biāo)。。如果有兩兩股以上物物料同時(shí)進(jìn)進(jìn)入反應(yīng)器器，則還可可通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)兩股物料料的比例，，達(dá)到反應(yīng)應(yīng)器入口溫溫度恒定的的要求。加加氫裂化反反應(yīng)器就可可以通過(guò)加加大循環(huán)氫氫量或減少少新鮮料，，來(lái)降低反反應(yīng)器的入入口溫度。。(2)控制制反應(yīng)應(yīng)床層層間的的急冷冷氫量量。加氫裂裂化是是急劇劇的放放熱反反應(yīng)。。如熱熱量不不及時(shí)時(shí)移走走，將將使催催化劑劑溫度度升高高。而而催化化劑床床層溫溫度的的升高高，又又加速速了反反應(yīng)的的進(jìn)行行，如如此循循環(huán)，，會(huì)使使反應(yīng)應(yīng)器的的溫度度在短短時(shí)間間急劇劇升高高，使使反應(yīng)應(yīng)失控控，造造成嚴(yán)嚴(yán)重的的操作作事故故。正正常的的操作作中，，用調(diào)調(diào)節(jié)急急冷氫氫量來(lái)來(lái)降低低床層層溫度度。(3)原料料組成成的變變化會(huì)會(huì)引起起溫度度的變變化。。原料組組成發(fā)發(fā)生變變化，，在加加氫條條件下下，反反應(yīng)熱熱也會(huì)會(huì)變化化，從從而會(huì)會(huì)引起起床層層溫度度的變變化。。如原原料中中硫和和氮含含量增增加，，床層層溫度度會(huì)上上升，，原料料中雜雜質(zhì)增增多，，床層層溫度度一般般也會(huì)會(huì)上升升；原原料變變重，，溫度度升高高；而而原料料含水水量增增加，，則床床層溫溫度會(huì)會(huì)上下下波動(dòng)動(dòng)。(4)注意意反應(yīng)應(yīng)器初初期與與末期期溫度度的調(diào)調(diào)控。。通常在在開(kāi)工工初期期，催催化劑劑的活活性較較高，，反應(yīng)應(yīng)溫度度可低低一些些。隨隨著開(kāi)開(kāi)工時(shí)時(shí)間的的延續(xù)續(xù)，催催化劑劑活性性有所所下降降，為為保證證相對(duì)對(duì)穩(wěn)定定的反反應(yīng)深深度，，可以以在允允許范范圍內(nèi)內(nèi)適當(dāng)當(dāng)提高高反應(yīng)應(yīng)溫度度。不不同的的介質(zhì)質(zhì)和不不同的的催化化劑活活性，，反應(yīng)應(yīng)的初初期溫溫度有有所不不同。。(5)反應(yīng)應(yīng)溫度度的限限制。。不同反反應(yīng)過(guò)過(guò)程，，對(duì)溫溫度的的限制制是不不一樣樣的。。加氫氫裂化化反應(yīng)應(yīng)器規(guī)規(guī)定，，反應(yīng)應(yīng)器床床層任任何一一點(diǎn)溫溫度超超過(guò)正正常溫溫度15℃℃時(shí)即即停止止進(jìn)料料，超超過(guò)正正常溫溫度28℃℃時(shí)，，則要要采取取緊急急措施施，啟啟動(dòng)高高壓放放空系系統(tǒng)。。因?yàn)闉閴毫αο陆到?，反反?yīng)劇劇烈程程度減減緩，，使溫溫度不不至于于進(jìn)一一步劇劇升，，從而而防止止造成成反應(yīng)應(yīng)失控控。2．反反應(yīng)壓壓力調(diào)調(diào)控加氫裂裂化是是在氫氫氣存存在下下的高高壓反反應(yīng)。。反應(yīng)應(yīng)壓力力主要要是氫氫氣的的分壓壓。提提高氫氫分壓壓，可可以促促使加加氫反反應(yīng)的的進(jìn)行行，烯烯烴和和芳烴烴的加加氫反反應(yīng)加加快，，脫硫硫、脫脫氮率率提高高，對(duì)對(duì)膠質(zhì)質(zhì)、瀝瀝青質(zhì)質(zhì)的脫脫除有有好處處。反反應(yīng)壓壓力的的選擇擇與處處理的的原料料性質(zhì)質(zhì)有關(guān)關(guān)，原原料中中含有有多環(huán)環(huán)芳烴烴和雜雜質(zhì)越越多，，則所所需的的反應(yīng)應(yīng)壓力力越高高。壓壓力波波動(dòng)，，對(duì)整整個(gè)反反應(yīng)的的影響響較大大，為為了維維持壓壓力的的恒定定，在在高壓壓分離離器上上裝有有一套套壓力力調(diào)節(jié)節(jié)系統(tǒng)統(tǒng)。壓力的的選擇擇除了了考慮慮安全全因素素外，，還受受到高高壓系系統(tǒng)的的設(shè)備備條件件限制制，不不能隨隨意改改變。。壓力力調(diào)節(jié)節(jié)應(yīng)應(yīng)注意意如下下幾個(gè)個(gè)方面面。(1)氫氣氣壓縮縮機(jī)的的壓力力調(diào)節(jié)節(jié)。加加氫裂裂化的的氫氣氣壓縮縮機(jī)分分新氫氫壓縮縮機(jī)和和循環(huán)環(huán)壓縮縮機(jī)兩兩種。。新氫氫壓縮縮機(jī)主主要用用來(lái)補(bǔ)補(bǔ)充系系統(tǒng)氫氫氣壓壓力，，循環(huán)環(huán)壓縮縮機(jī)主主要是是保持持系統(tǒng)統(tǒng)壓力力，整整個(gè)系系統(tǒng)壓壓力的的維持持，依依靠這這兩種種壓縮縮機(jī)的的綜合合平衡衡。壓壓力的的調(diào)節(jié)節(jié)主要要依靠靠高壓壓分離離器的的壓力力調(diào)節(jié)節(jié)器來(lái)來(lái)控制制。一一般情情況下下，不不要改改變循循環(huán)壓壓縮機(jī)機(jī)的出出口壓壓力，，也不不要隨隨便改改變高高壓分分離器器壓力力調(diào)節(jié)節(jié)器的的給定定值，，如果果壓力力升高高，通通常通通過(guò)壓壓縮機(jī)機(jī)每一一級(jí)的的返回回量來(lái)來(lái)調(diào)節(jié)節(jié)，必必要時(shí)時(shí)可通通過(guò)增增加排排放量量來(lái)調(diào)調(diào)節(jié)。。當(dāng)壓壓力降降低時(shí)時(shí)，一一般是是增加加新氫氫的補(bǔ)補(bǔ)充量量。(2)反反應(yīng)溫度度的影響響。反應(yīng)應(yīng)溫度升升高，會(huì)會(huì)導(dǎo)致裂裂化深度度加大，，耗氫量量增加，，壓力下下降。應(yīng)應(yīng)注意調(diào)調(diào)節(jié)反應(yīng)應(yīng)溫度。。(3)原原料變化化的影響響。原料料改變，，耗氫量量變化，，則裝置置壓力及及循環(huán)氫氫壓縮機(jī)機(jī)入口流流量隨之之改變，，應(yīng)及時(shí)時(shí)調(diào)整新新氫氣量量。如果果原料帶帶水，系系統(tǒng)壓力力會(huì)上升升，系統(tǒng)統(tǒng)壓差增增大。(4)其其他影響響。如果果高壓分分離器液液面控制制失靈，，高分串串壓，這這時(shí)高分分壓力下下降，低低分壓力力上升。。如果高高壓系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)備泄泄漏，會(huì)會(huì)造成壓壓力下降降。3．其他他因素(1)氫氫油比。。氫油比比的大小小或反應(yīng)應(yīng)物循環(huán)環(huán)量大小小直接關(guān)關(guān)系到氫氫分壓和和油品的的停留時(shí)時(shí)間，并并且還影影響油品品的汽化化率。循循環(huán)氣量量的增加加可以保保證系統(tǒng)統(tǒng)有足夠夠的氫分分壓，有有利于加加氫反應(yīng)應(yīng)。此外外，過(guò)剩剩的氫氣氣有保護(hù)護(hù)催化劑劑表面的的作用，，在一定定的范圍圍內(nèi)可以以防止油油料在催催化劑表表面縮合合結(jié)焦。。同時(shí)氫氫油比增增加，可可及時(shí)地地將反應(yīng)應(yīng)熱從系系統(tǒng)帶走走，有利利于反應(yīng)應(yīng)床層的的熱平衡衡，從而而使反應(yīng)應(yīng)器內(nèi)溫溫度容易易控制平平穩(wěn)。但過(guò)大的的氫油比比會(huì)使系系統(tǒng)壓力力降增大大，油品品和催化化劑接觸觸的時(shí)間間縮短，，導(dǎo)致反反應(yīng)深度度下降，，循環(huán)壓壓縮機(jī)負(fù)負(fù)荷增大大，動(dòng)力力消耗增增加。因因此，選選擇適當(dāng)當(dāng)?shù)臍溆陀捅炔⒃谠诜磻?yīng)過(guò)過(guò)程中保保持恒定定是非常常重要的的。一般般氫油比比指循環(huán)環(huán)氫氣量量／進(jìn)料料量，有有體積比比和質(zhì)量量比之分分。循循環(huán)氫壓壓縮機(jī)是是最主要要的設(shè)備備之一，，經(jīng)常改改變循環(huán)環(huán)氫氣量量是不可可能的，，要求在在整個(gè)操操作周期期應(yīng)保持持恒定。。因此改改變進(jìn)料料量，將將會(huì)影響響氫油比比。所以以操作原原則是根根據(jù)工藝藝條件，，選擇在在最佳氫氫油比的的范圍內(nèi)內(nèi)操作，，一般不不作為調(diào)調(diào)節(jié)參數(shù)數(shù)。如果果條件允允許，可可以通過(guò)過(guò)改變氫氫氣循環(huán)環(huán)壓縮機(jī)機(jī)壓力或或改變進(jìn)進(jìn)料量來(lái)來(lái)調(diào)節(jié)。。原則上上氫油比比低于設(shè)設(shè)計(jì)值的的l／2時(shí)，必必須停止止進(jìn)料，，加熱爐爐熄火。。(2)空空速。單單位時(shí)間間內(nèi)通過(guò)過(guò)單位催催化劑床床層的反反應(yīng)物料料量稱空空速。有有體積空空速和質(zhì)質(zhì)量空速速之分。。降降低低空速，，原料反反應(yīng)時(shí)間間延長(zhǎng)，，深度加加大，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率提提高。但但空速過(guò)過(guò)低，則則二次反反應(yīng)加劇劇，副產(chǎn)產(chǎn)物增加加，反應(yīng)應(yīng)物純度度下降；；空速增增加，處處理能力力增大，，但空速速的增加加是受到到設(shè)備設(shè)設(shè)計(jì)負(fù)荷荷和相應(yīng)應(yīng)溫度等等限制的的。空速一般般不作為為調(diào)節(jié)手手段，由由原料特特性及處處理量大大小、催催化劑的的性質(zhì)來(lái)來(lái)決定。。通常要要求最小小實(shí)際空空速不得得低于設(shè)設(shè)計(jì)值的的1／2?？账偎俚拇笮⌒【褪怯陀推吩诖叽呋瘎┥仙贤Ａ魰r(shí)時(shí)間的長(zhǎng)長(zhǎng)短，直直接影響響反應(yīng)和和轉(zhuǎn)化率率、生焦焦等，可可用進(jìn)料料量來(lái)調(diào)調(diào)節(jié)。在在操作過(guò)過(guò)程中，，需要進(jìn)進(jìn)行提溫溫提空速速時(shí)，應(yīng)應(yīng)“先提提空速后后提溫””，而降降空速降降溫的情情況則““先降溫溫后降空空速”。。如果違違背這個(gè)個(gè)原則，，就會(huì)造造成劇烈烈的加氫氫裂化反反應(yīng)，使使氫純度度下降，，增加催催化劑表表面的積積炭。在在不正常常的情況況下，應(yīng)應(yīng)盡量避避免空速速大幅度度下降，，防止引引起反應(yīng)應(yīng)溫度超超高。(二)催催化劑的的再生固定床催催化劑，，經(jīng)過(guò)一一個(gè)周期期的運(yùn)行行，隨著著催化劑劑表面結(jié)結(jié)炭的積積累，催催化劑活活性下降降，無(wú)法法繼續(xù)運(yùn)運(yùn)行，因因而需要要進(jìn)行再再生或重重新活化化，才能能繼續(xù)運(yùn)運(yùn)行。固固定床催催化劑的的再生操操作，一一般都是是間歇式式的，即即停止物物料后才才能進(jìn)行行再生。。再生的的方式有有器內(nèi)再再生和器器外再生生兩種。。1．器內(nèi)內(nèi)再生器內(nèi)再生生即是反反應(yīng)物料料停止進(jìn)進(jìn)反應(yīng)器器后，催催化劑保保留在反反應(yīng)器內(nèi)內(nèi)，而將將再生介介質(zhì)通過(guò)過(guò)反應(yīng)器器，進(jìn)行行再生操操作。這這種再生生方式，，避免了了催化劑劑的裝卸卸，縮短短了再生生時(shí)間，，是一種種廣泛使使用的方方式。(1)再再生前的的預(yù)處理理。遵循循“先降降溫后降降量”的的原則，，嚴(yán)格按按照工藝藝要求的的降溫速速度進(jìn)行行。溫度度降到規(guī)規(guī)定要求求，并且且停止進(jìn)進(jìn)料后，，就可以以用惰性性氣體，，一般是是工業(yè)氮氮?dú)?，?duì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行吹掃掃，將反反應(yīng)系統(tǒng)統(tǒng)的烴類類氣體和和氫氣吹吹掃干凈凈。經(jīng)化化驗(yàn)，反反應(yīng)器出出口的氣氣體內(nèi)烴烴類和氫氫氣的含含量小于于1％即即可。有有特殊要要求的催催化劑，，應(yīng)在反反應(yīng)系統(tǒng)統(tǒng)充上氮氮?dú)?，以以保護(hù)催催化劑。。(2)再再生的進(jìn)進(jìn)行。催催化劑表表面的結(jié)結(jié)炭，一一般用氧氧氣燃燒燒來(lái)消除除。為了了控制燒燒炭的速速度，以以免在燃燃燒過(guò)程程中產(chǎn)生生的熱量量燒毀催催化劑，，常配以以一定量量的氮?dú)鈿?，以調(diào)調(diào)節(jié)進(jìn)料料氣體的的氧濃度度。催化化劑再生生過(guò)程中中，應(yīng)注注意控制制升溫速速度，即即床層最最高溫度度與反應(yīng)應(yīng)器入口口溫度之之差。升升溫速度度也不能能過(guò)快，，如發(fā)現(xiàn)現(xiàn)溫升超超過(guò)70℃，應(yīng)應(yīng)立即調(diào)調(diào)整再生生稀釋氣氣體控制制溫升。。一般催催化劑床床層最高高溫度不不能超過(guò)過(guò)500℃，否否則對(duì)催催化劑有有損壞。。(3)再再生的結(jié)結(jié)束。隨隨著燒焦焦的進(jìn)行行，催化化劑積炭炭在減少少，這時(shí)時(shí)增加空空氣中的的氧含量量，床層層沒(méi)有明明顯的溫溫升，說(shuō)說(shuō)明燒焦焦過(guò)程基基本結(jié)束束。逐步步增加空空氣量，，如控制制床層溫溫度不大大于500℃，，空氣氧氧的體積積分?jǐn)?shù)可可提到10％，，在最大大空氣量量下，保保持4h，無(wú)無(wú)明顯溫溫升，即即燒焦再再生過(guò)程程結(jié)束。。在降溫溫過(guò)程中中，小心心觀察床床層內(nèi)各各點(diǎn)溫度度，如有有任何燃燃燒跡象象，應(yīng)立立即減少少空量或或停止送送入空氣氣，并增增加蒸汽汽量，控控制燃燒燒。一般般降溫速速度不能能過(guò)快，，以25～30℃／h為宜。。2．器外外再生器外再生生即反應(yīng)應(yīng)物料停停進(jìn)后，，經(jīng)過(guò)降降溫、吹吹掃等正正常處理理后，將將催化劑劑移出反反應(yīng)器外外進(jìn)行的的再生過(guò)過(guò)程。這這種方式式的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是可以以較好地地保護(hù)反反應(yīng)器，，不至于于在器內(nèi)內(nèi)再生時(shí)時(shí)由于超超溫或燃燃燒的酸酸性氣體體對(duì)器壁壁產(chǎn)生腐腐蝕。另另外催化化劑移出出器外，，可以采采用條件件比較苛苛刻的再再生手段段，以達(dá)達(dá)到最理理想的再再生效果果，甚至至可以送送催化劑劑工廠或或?qū)ｉT(mén)的的催化劑劑再生裝裝置，能能較好地地保證再再生質(zhì)量量，有一一定的優(yōu)優(yōu)越性。。在卸催化化劑操作作時(shí)，盡盡量縮短短卸劑時(shí)時(shí)間，防防止未經(jīng)經(jīng)再生的的催化劑劑接觸空空氣后發(fā)發(fā)生二次次燃燒。。卸出的的催化劑劑要求有有專門(mén)的的容器(桶)，，并配備備氮封，，嚴(yán)禁空空氣進(jìn)人人。在整整個(gè)運(yùn)輸輸過(guò)程都都要求氮氮?dú)獗１Ｗo(hù)。卸卸出催化化劑的反反應(yīng)器，，要根據(jù)據(jù)專門(mén)的的要求，，進(jìn)行專專門(mén)的清清洗，以以保護(hù)催催化劑。。1．簡(jiǎn)述反應(yīng)設(shè)備的類別。2．簡(jiǎn)