反應(yīng)過程與技術(shù)固定床反應(yīng)技術(shù)

反應(yīng)過程與技術(shù)固定床反應(yīng)技術(shù)第1頁/共85頁知識(shí)目標(biāo)：了解常用的氣固相固定床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和應(yīng)用了解催化劑、催化作用及其制備方法理解固定床反應(yīng)器的傳質(zhì)、傳熱過程以及動(dòng)力學(xué)方程式的建立方法掌握氣固相固定床反應(yīng)器的生產(chǎn)原理及簡單計(jì)算第2頁/共85頁能力目標(biāo)：能分析固定床的反應(yīng)與傳質(zhì)傳熱規(guī)律能掌握固定床反應(yīng)器的操作控制要領(lǐng)能利用固定床反應(yīng)器仿真軟件操作固定床反應(yīng)器（開車、停車、異常事故的處理等）第3頁/共85頁生產(chǎn)實(shí)例

國內(nèi)某大型合成氨廠1、氮是植物生產(chǎn)所需的主要營養(yǎng)元素，只有化合態(tài)的氮才能被植物所吸收利用;2、1913年實(shí)現(xiàn)合成氨工業(yè)化生產(chǎn)以來，為農(nóng)作物增產(chǎn)發(fā)揮了重要作用；3、氫和氮在沒有催化劑時(shí)的活化能高達(dá)

326.4KJ/mol，在400℃下反應(yīng)速度極慢;4、在鐵催化劑和固定床反應(yīng)器中，反應(yīng)活化能只有175.5KJ/mol，在400℃下能以顯著的速度反應(yīng)生成氨，進(jìn)而生產(chǎn)得到尿素、氯化銨等氮肥。本章重點(diǎn)介紹：●

固定床反應(yīng)器及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用●

催化劑及催化作用第4頁/共85頁第一節(jié)固定床反應(yīng)器的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)定義：氣態(tài)的反應(yīng)物料通過由固體催化劑所構(gòu)成的床層進(jìn)行反應(yīng)的設(shè)備。

一、固定床反應(yīng)器的特點(diǎn)及工業(yè)應(yīng)用二、固定床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)第5頁/共85頁一、固定床反應(yīng)器的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是：

1、床層內(nèi)的流動(dòng)狀況可視為理想置換流動(dòng)，化學(xué)反應(yīng)速度快，所需要的催化劑用量和反應(yīng)器體積也??；

2、反應(yīng)物料的停留時(shí)間可以嚴(yán)格控制，溫度分布可以適當(dāng)調(diào)節(jié)，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性高；

3、床層耐壓性能好，適宜于高溫高壓條件下反應(yīng)，有利于提高設(shè)備生產(chǎn)能力等；

4、催化劑強(qiáng)度高，不易磨損，可以長期連續(xù)使用。第6頁/共85頁缺點(diǎn)是：

5、由于催化劑靜止不動(dòng)，且往往是熱的不良導(dǎo)體，這就造成了固定床

傳熱性能較差，溫度控制也較困難。床層流動(dòng)方向上存在一個(gè)最高

溫度點(diǎn)，“熱點(diǎn)”。

6、若固定床反應(yīng)器操作不當(dāng)，床層溫度會(huì)失去控制，出現(xiàn)“飛溫”現(xiàn)象，

催化劑性能、設(shè)備強(qiáng)度等受到危害。

7、不能使用過細(xì)催化劑，否則會(huì)造成流體阻力增大，影響到正常操作

。另外，催化劑的再生和更換也不便。

固定床反應(yīng)器廣泛用于氣體反應(yīng)物為原料在固體催化劑作用下的催化生產(chǎn)過程：如石油煉制工業(yè)中的裂化、重整、異構(gòu)化、加氫精制等；無機(jī)化學(xué)工業(yè)中的合成氨、硫酸、天然氣轉(zhuǎn)化等；有機(jī)化學(xué)工業(yè)中的乙烯氧化制環(huán)氧乙烷、乙烯水合制乙醇、乙苯脫氫制苯乙烯、苯加氫制環(huán)已烷等。應(yīng)用實(shí)例：第7頁/共85頁固定床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)分以下幾種：絕熱式固定床反應(yīng)器

單段：多段：換熱式固定床反應(yīng)器

對(duì)外換熱式：自身換熱式：徑向固定床反應(yīng)器第8頁/共85頁多段絕熱式固定床反應(yīng)器

（a）、（b）、（c）中間換熱式；（d）、（e）冷激式第9頁/共85頁絕熱式固定床反應(yīng)器第10頁/共85頁絕熱式第11頁/共85頁多段絕熱式第12頁/共85頁列管式固定床反應(yīng)器第13頁/共85頁對(duì)外換熱式第14頁/共85頁對(duì)外換熱式第15頁/共85頁徑向固定床反應(yīng)器第16頁/共85頁（5）幾種常用的列管式固定床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)型式序號(hào)結(jié)構(gòu)型式特點(diǎn)生產(chǎn)實(shí)例1典型結(jié)構(gòu)式管內(nèi)進(jìn)行氣固相催化反應(yīng)，管外走熱載體，通過管壁進(jìn)行熱量換熱。如乙烯氧化制環(huán)氧乙烷，見圖2-2。2沸騰循環(huán)式管外走沸騰狀態(tài)的水，通過水的部分汽化將反應(yīng)熱移走，而熱載體溫度保持恒定。如乙炔與氯化氫制氯乙烯，見圖2-5。3內(nèi)部循環(huán)式熱載體在管外與筒體內(nèi)作循環(huán)流動(dòng)，所吸收的反應(yīng)熱再傳遞給其它熱載體移走。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多見于以熔鹽為熱載體的高溫反應(yīng)。如丙烯腈、順酐的生產(chǎn)。4外部循環(huán)式熱載體通過泵進(jìn)行內(nèi)外部循環(huán)流動(dòng)，再由外部換熱器對(duì)熱載體進(jìn)行冷卻，以移走吸收的熱量。如乙烯氧化制環(huán)氧乙烷，見圖2-5。5氣體換熱式當(dāng)用液態(tài)熱載體無法達(dá)到高溫反應(yīng)要求時(shí)，可用流動(dòng)性好的煙道氣或其它惰性氣體作為熱載體。如乙苯脫氫反應(yīng)器。第17頁/共85頁5、固定床反應(yīng)器的對(duì)比

固定床形式結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)適用場合絕熱式固定床單段催化劑均勻堆積在床層底部的柵板上，內(nèi)部無任何換熱裝置。其特點(diǎn)是反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)便宜，反應(yīng)器體積利用率較高。

適用于反應(yīng)熱效應(yīng)較小、反應(yīng)溫度允許波動(dòng)范圍較寬、單程轉(zhuǎn)化率較低的反應(yīng)過程。如見圖2-3。多段各段屬絕熱式反應(yīng)器，段間設(shè)有熱交換使整個(gè)反應(yīng)過程在適宜的溫度下進(jìn)行。段間換熱可分為中間換熱式和冷激式兩種。適用于反應(yīng)熱效應(yīng)較大、反應(yīng)速度較慢、反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)結(jié)果影響較小的反應(yīng)過程，如圖2-4。換熱式固定床對(duì)外換熱以列管式固定床反應(yīng)器最為常見。通常管內(nèi)充填催化劑，管間走載熱體，使反應(yīng)在適宜溫度下進(jìn)行。其特點(diǎn)是反應(yīng)器換熱效果較好，催化劑床層溫度易控制。適用于強(qiáng)放熱或吸熱反應(yīng)過程，尤其是以中間產(chǎn)物為目的產(chǎn)物的強(qiáng)放熱復(fù)合反應(yīng)，如圖2-5、圖2-7。自身換熱

換熱介質(zhì)是原料氣本身，它能通過管壁將床層反應(yīng)熱移走而本身能達(dá)到預(yù)熱目的。該反應(yīng)器集反應(yīng)與換熱于一體，設(shè)備更緊湊與高效，熱量利用率和自動(dòng)化程度高。適用于熱效應(yīng)不大的放熱反應(yīng)以及高壓反應(yīng)過程。如合成氨和甲醇，如圖2-6。徑向固定床催化劑呈園環(huán)柱狀堆積在床層中，反應(yīng)氣體從床層中心管進(jìn)入后沿徑向通過催化劑床層。該反應(yīng)器催化劑利用率高、壓降小，降低了床層動(dòng)力消耗。適用于反應(yīng)速度與催化劑表面積成正比的反應(yīng)，可用細(xì)粒催化劑以提高反應(yīng)速度和反應(yīng)器生產(chǎn)能力，如圖2-8

近年來，徑向反應(yīng)器在工業(yè)化生產(chǎn)中也得到了廣泛應(yīng)用。當(dāng)氣體通過多孔的分氣中心管作徑向流動(dòng)時(shí)，由于氣體流程縮短，流道截面積增大，雖使用較細(xì)顆粒催化劑而壓降卻不大，既節(jié)省了動(dòng)力又提高了催化劑外表面利用率。第18頁/共85頁（4）熱載體在列管式固定床反應(yīng)器中，熱載體可通過管壁將反應(yīng)熱移走，以維持反應(yīng)在適宜的溫度下進(jìn)行。通常根據(jù)反應(yīng)所需溫度范圍、熱效應(yīng)大小、操作狀況以及過程對(duì)溫度波動(dòng)的敏感性等來選擇熱載體。常用的載熱體如表2-2所示：表2-2常用的熱載體及溫度范圍

熱載體應(yīng)具有：在反應(yīng)條件下應(yīng)有良好的熱穩(wěn)定性和較大的熱容，不形成沉積物，對(duì)設(shè)備無腐蝕，能長期使用，價(jià)廉易得等。

載熱體溫度范圍（K）組成特點(diǎn)水或加壓水373~573潛熱大、熱穩(wěn)定性好、無毒腐蝕性小。導(dǎo)熱油473~623烴、醚、醇、硅油、含鹵烴及含氮雜環(huán)使用溫度高（最高可達(dá)400℃），蒸氣壓低，使用方便，既可用于加熱又可用于致冷。熔鹽573~773硝酸鈉、硝酸鉀和亞硝酸鈉混合物流動(dòng)性好，最高工作溫度可達(dá)600℃的高溫。煙道氣873~1173一氧化碳、二氧化碳等混合氣體流動(dòng)性好，傳熱效率高，操作簡單。第19頁/共85頁

熱管屬真空密閉狀態(tài)的管段，是一種具有高導(dǎo)熱性能的傳熱元件，它能將大量的熱量通過其很小截面積遠(yuǎn)距離地傳輸而無需外加動(dòng)力。其工作原理：當(dāng)在熱管的下端加熱后，吸熱汽化的工質(zhì)在微小的壓差下上升到熱管上端，并向外界放出熱量而凝結(jié)為液體。而冷凝液能在重力的作用下，沿?zé)峁軆?nèi)壁返回到受熱段并再次受熱汽化，如此循環(huán)往復(fù)，從而可以將熱量持續(xù)地由一端傳向另一端。由于在熱管兩端發(fā)生的是相變傳熱，因而管內(nèi)熱阻很小，軸向?qū)嵝院軓?qiáng)。其高導(dǎo)熱性與銀、銅、鋁等金屬相比，單位重量的熱管可多傳遞幾個(gè)數(shù)量級(jí)的熱量。

應(yīng)用：將熱管組包埋在催化劑床層中構(gòu)成內(nèi)換熱式熱管固定床反應(yīng)器，利用熱管的等溫性，使催化劑床層軸向溫度分布更趨均勻。結(jié)果表明：改善了床層溫度分布的均勻性，提高了催化劑的利用率和目的產(chǎn)品的收率。

目前，熱管技術(shù)已在乙苯脫氫反應(yīng)器、環(huán)己醇脫氫反應(yīng)器、均苯四酸二酐反應(yīng)器、氨合成塔和己烯醛選擇性加氫中進(jìn)行了應(yīng)用性研究。

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熱管技術(shù)在固定床反應(yīng)器中的應(yīng)用

第20頁/共85頁第二節(jié)催化劑及其作用一、催化劑與催化作用二、催化劑的制備第21頁/共85頁一、催化劑與催化作用（一）

催化劑①改變反應(yīng)速度：催化劑本身在反應(yīng)前后無組成變化。②催化作用不能改變化學(xué)平衡（和反應(yīng)熱）：③催化劑對(duì)催化反應(yīng)具有選擇性（特定的Cat只能催化特定的反應(yīng)）（二）催化劑的組成：①活性組分；②助催化劑；③載體

（三）催化作用（四）催化劑性能第22頁/共85頁（二）催化劑的組成1、活性組分

催化劑的活性組分決定了催化劑的性能。主要有：金屬（良導(dǎo)體）、金屬氧化物和硫化物（半導(dǎo)體）和鹽類或酸性催化劑（其中以絕緣體較多）。2、助催化劑

助催化劑與活性組分的區(qū)分沒有嚴(yán)格的界限，但人們往往把用量少、能提高主催化劑的活性、選擇性、穩(wěn)定性，改善催化劑的耐熱性、抗毒性、機(jī)械強(qiáng)度和壽命等性能的組分稱為助催化劑，其本身不具有或很少有活性。3、載體

載體是催化劑的骨架，催化劑的活性組分通常是分散在載體（或擔(dān)體）表面上。催化劑載體并非完全是惰性的，高比表面的載體往往表現(xiàn)出一定的活性，甚至可以與活性組分形成新的活性結(jié)構(gòu)而具有催化作用。氧化鋁、硅膠、分子篩、沸石等是最常用的催化劑載體。4、通常情況下，催化劑的活性組分、助催化劑與載體用量分別約占催化劑總質(zhì)量的10%、0-5%和80-90%。第23頁/共85頁（三）催化作用1、配位絡(luò)合催化作用配位絡(luò)合催化作用簡稱為“絡(luò)合催化”，是指反應(yīng)在催化劑活性中心以配位狀態(tài)進(jìn)行的催化作用，或在反應(yīng)的每一個(gè)基元步驟中，至少有一個(gè)反應(yīng)物是發(fā)生配位的催化作用。它常適用于可溶性催化劑的均相體系以及與其機(jī)理相似的不溶性或負(fù)載型催化劑的多相體系，代表了近年來均相催化研究的方向。如乙烯加氫反應(yīng)生產(chǎn)乙烷、烯烴的氫甲?；磻?yīng)制醛等。2、酸堿催化作用固體催化劑表面存在Br?nsted酸（即質(zhì)子酸）中心及（或）Lewis酸中心，以及Br?nsted堿中心與（或）Lewis堿中心。有機(jī)酸堿催化反應(yīng)常常涉及到化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成，因此酸堿催化劑具有雙重作用：①.作為反應(yīng)物參加了某一步（一般是第一步）反應(yīng)；②.它們又是催化劑。如催化裂解、異構(gòu)化、擇型加氫離解、催化岐化、醇類脫水以及親核加成反應(yīng)﹑親電取代反應(yīng)﹑芳香族親核取代反應(yīng)﹑重排反應(yīng)和消除反應(yīng)等。

第24頁/共85頁3、氧化還原催化作用

研究結(jié)果表明：許多單組分氧化物作為催化劑雖具有一定的選擇性，但要使其具有高選擇性而又適用于工業(yè)化生產(chǎn)的并不多，尤其是多烷基芳烴的部分氧化的控制難度更大，往往在放大過程中表現(xiàn)出與實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果相差甚遠(yuǎn)的例子屢見不鮮。采用復(fù)合氧化物催化劑可以表現(xiàn)出比單組分更高的選擇性已被大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所證實(shí)。

氧化物催化劑表面往往具有三種活性氧種，即

圖2-11氧化物催化劑表面氧種的變化形式

通常前兩種活性氧種的變化是在低溫下進(jìn)行的，后兩種活性氧種的變化是在高溫下進(jìn)行的，且表面存在著氣體氧與晶格氧的平衡過程。其中活潑的氧種有兩個(gè)，即末解離的氧離子O2－和解離的氧離子2O－，顯然這兩種氧種對(duì)芳烴所表現(xiàn)出的活性與選擇性是不同的。這方面典型應(yīng)用實(shí)例如丙烯氧化制丙烯醛、甲苯氧化制苯甲酸、鄰二甲苯氧化制鄰苯二甲酸酐等。第25頁/共85頁（四）催化劑性能1、活性它反映了在反應(yīng)條件下對(duì)原料的轉(zhuǎn)化能力。工業(yè)上常用反應(yīng)轉(zhuǎn)化率來表示催化劑活性，有時(shí)也可用時(shí)空收率、催化劑負(fù)荷來表示。

催化劑活性與反應(yīng)物和催化劑接觸的表面積、制備工藝、條件、活性組分的分散程度、催化劑晶格缺陷、催化劑表面的化學(xué)物種及其電子結(jié)構(gòu)等諸多因素有關(guān)。2、選擇性

它反映的是催化劑在原料轉(zhuǎn)化過程中，轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的比例。由于催化劑的存在而使得反應(yīng)向某一特定方向進(jìn)行，這也是催化劑所具有的特性之一。影響因素主要有活性組、活性組分在催化劑表面上的定位與分布、微晶的粒度大小、催化劑或載體的孔容、孔徑分布等因素有關(guān)。

3、穩(wěn)定性

指催化劑在使用過程中的物理狀態(tài)、化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)在較長時(shí)間保持不變的性質(zhì)。包括耐熱穩(wěn)定性和抗毒穩(wěn)定性兩方面。影響因素主要有：催化劑中毒、活性組分流失、活性金屬燒結(jié)或微晶粒長大、載體孔結(jié)構(gòu)的燒結(jié)、活性表面結(jié)炭或吸附原料雜質(zhì)、催化劑強(qiáng)度受損等。第26頁/共85頁

催化劑活性、選擇性和穩(wěn)定性是催化劑的重要性能指標(biāo)，通常稱為催化劑的“三性”。4、其它性能指標(biāo)

一個(gè)優(yōu)良的催化劑還應(yīng)具有：適宜的化學(xué)組成和足夠的機(jī)械強(qiáng)度、良好的比表面積與孔體積以及合適的形狀與大小。

第27頁/共85頁二、催化劑的制備（一）催化劑的制備方法（二）催化劑的活化及鈍化（三）催化劑的失活（四）催化劑的再生第28頁/共85頁

催化劑制備過程分為三個(gè)階段：（1）基體的制備指在催化劑生產(chǎn)過程中，有效組分已形成初步結(jié)合的固體半成品。在這一階段，催化劑已具備所必要的組分，各活性組分之間、活性組分與助催化劑之間、活性組分和助催化劑與載體之間是以簡單混合、吸附已形成初步結(jié)合關(guān)系，生成固溶體乃至化合物。（2）成型

將催化劑基體制成特定的幾何形狀和尺寸要求的過程，使最終催化劑具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。催化劑的形狀以球狀、小圓柱狀、片狀、條狀、環(huán)狀較多見，也可以是蜂窩狀、粉未狀或不規(guī)則的粒狀等。（3）活化

通過活化處理可以改變基體的性質(zhì)，使之滿足最終化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)要求的催化劑。第29頁/共85頁2、催化劑的制備方法（1）浸漬法浸漬法是將載體加入可溶性而又易分解的鹽溶液（如有機(jī)酸鹽、硝酸鹽、銨鹽）中進(jìn)行一次或多次浸漬，然后進(jìn)行干燥和焙燒制得催化劑。浸漬法是負(fù)載型催化劑最常用的制備方法，可分為過量法、等體積法和流化法三種。催化劑中活性組分含量可通過控制浸漬液濃度和用量的辦法加以控制，具有制備過程簡單、組分分散均勻、易成型，常用于貴重金屬催化劑制備。（2）沉淀法沉淀法是先將載體放入含有金屬鹽類的水溶液中，然后在攪拌作用下加入沉淀劑，使催化劑組分沉淀在載體上，經(jīng)洗滌、干燥和焙燒得催化劑。沉淀法對(duì)催化劑的性能影響主要有溶液濃度、溫度、加料順序、攪拌速度、沉積速度、PH值、老化溫度與時(shí)間等。沉淀劑一般選用氫氧化物、碳酸鹽等堿性物質(zhì)和硫酸鹽、硝酸鹽、鹽酸鹽、有機(jī)酸鹽等鹽類。（3）混合法將一定比例的各個(gè)組分做成漿料后干燥、成型，再經(jīng)過活化處理制得催化劑。由于催化劑內(nèi)部活性組分不參與催化反應(yīng)，因而活性組分利用率不高。

第30頁/共85頁催化劑的活化及鈍化“活化”：在一定T、P下，用一定組成的氣體對(duì)催化劑進(jìn)行處理，使活性組分還原?！扳g化”：催化劑尚可使用而需檢修反應(yīng)器時(shí)，通入低濃度氧，緩慢氧化，在催化劑外形成一層鈍化膜，保護(hù)內(nèi)部催化劑不再與氧接觸繼續(xù)發(fā)生氧化反應(yīng)。

“預(yù)還原”：催化劑制造廠在良好條件下將催化劑還原，然后進(jìn)行鈍化處理的催化劑生產(chǎn)廠只需對(duì)預(yù)還原催化劑外層進(jìn)行“再還原”，它比還原操作省時(shí)省工，還可保證還原過程質(zhì)量。第31頁/共85頁1、活化催化劑基體成型后，還需通過活化處理使其物理、化學(xué)性質(zhì)達(dá)到催化活性狀態(tài)，才能具有催化作用?；罨姆椒ㄖ饕校海?）熱活化熱活化是通過改變催化劑的化學(xué)組成和物理狀態(tài)使其達(dá)到催化活性狀態(tài)。①.熱分解金屬氧化物催化劑通常是由氫氧化物、氨鹽、硝酸鹽、有機(jī)酸鹽等加熱分解后得到的。如：②.發(fā)生固相反應(yīng)有些氧化物經(jīng)高溫活化處理后，組分間可相互作用形成化合物。如芳烴氨氧化的催化劑是由V-Sb氧化物構(gòu)成的，其活性組分通常是以銻酸釩形式存在。③.改變物理狀態(tài)如水合氧化鋁在熱處理過程中物相常發(fā)生改變，從而使催化劑具有不同的催化性能。如在適宜的條件下，水合氧化鋁首先轉(zhuǎn)化成α-單水合物，在500℃就轉(zhuǎn)化成γ-氧化鋁。

第32頁/共85頁（2）化學(xué)活化

①.還原

金屬催化劑通常先制成金屬氧化物，然后用氫或還原性物質(zhì)使之還原成具有催化活性的金屬狀態(tài)。如氧化鎳、氧化銅、氧化鐵的還原。

②.氧化

即通過氧化劑使低價(jià)的金屬氧化物轉(zhuǎn)變成高價(jià)的。如

③.硫化

即通過氧化物的硫化，可制成硫化物催化劑。第33頁/共85頁催化劑的失活失活：催化劑的活性隨操作時(shí)間延長而下降的過程，稱為失活。

物理失活：使催化劑活性表面積減小造成活性下降?；瘜W(xué)失活：使催化劑中毒或化學(xué)吸附造成活性下降。失活原因：局部過熱，使催化劑揮發(fā)結(jié)晶原料氣未凈化：催化劑中毒結(jié)炭：掩蓋活性中心第34頁/共85頁（四）催化劑的再生1、催化劑在反應(yīng)過程中的再生如順丁烯二酸酐生產(chǎn)過程中，因磷的氧化物升華損失而造成催化性能下降，可采用在原料中添加少量有機(jī)磷化物，以補(bǔ)充催化劑在使用過程中磷損失的辦法得以再生；2、生產(chǎn)后停車再生這種情況主要是發(fā)生在催化劑使用過程中因結(jié)炭或吸附碳?xì)浠衔锒鸫呋瘎┗钚韵陆?，此時(shí)可以在原固定床反應(yīng)器中直接通入蒸汽或空氣將催化劑表面的結(jié)炭或碳?xì)浠衔餆舻霓k法，使催化劑得以再生。如果是焦油狀的碳?xì)浠衔铮梢酝ㄈ際2或還原性氣體的辦法使催化劑得以再生。3、在催化劑再生條件下再生通常催化劑再生的條件與反應(yīng)條件有較大差異，往往對(duì)能量或設(shè)備材質(zhì)消耗較多。此時(shí)，可以在反應(yīng)器外選擇便于催化劑再生的條件進(jìn)行操作，使催化劑得以再生。第35頁/共85頁對(duì)工業(yè)催化劑的要求①活性好：催化劑的用量少而能夠轉(zhuǎn)化的物料量大。②選擇性高：降低副反應(yīng)，降低分離負(fù)荷。③壽命長：更換催化劑周期長。④具有一定的機(jī)械強(qiáng)度：第36頁/共85頁

催化技術(shù)中的靈魂是催化劑，現(xiàn)已成為化學(xué)工業(yè)最關(guān)鍵的核心技術(shù)之一，到目前為止，人類所掌握的化學(xué)反應(yīng)80%以上必須在催化劑存在下才能實(shí)現(xiàn)。展望二十一世紀(jì)，隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展和為了更好地繼續(xù)貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，催化領(lǐng)域正面臨著前所未有的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)：

1、生產(chǎn)技術(shù)的更新與改造要求有更多高性能的催化劑；

2、清潔生產(chǎn)工藝要求開發(fā)對(duì)環(huán)境友好的催化劑；

3、調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要求催化劑有良好的適應(yīng)性；

4、節(jié)約能源、降低成本、增強(qiáng)產(chǎn)品競爭力要求不斷降低催化劑的生產(chǎn)成本和優(yōu)良的催化性能；

5、利用天然氣與可再生資源制造化學(xué)品需要更為高效的催化劑。特別是生物催化方興未艾，已成為未來催化技術(shù)的發(fā)展方向。可以相信，催化技術(shù)的發(fā)展為推動(dòng)石油化工、合成材料、用化學(xué)品制造、藥物合成、環(huán)境保護(hù)、新能源開發(fā)以及生命科學(xué)、材料科學(xué)等高新技術(shù)的發(fā)展起著不可或缺的重要作用，必將成為有廣闊發(fā)展前景的新行業(yè)。閱讀材料

催化劑發(fā)展前景展望第37頁/共85頁第三節(jié)氣固相催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)一、氣固非均相催化反應(yīng)過程與控制步驟（1）反應(yīng)物分子從氣相主體以擴(kuò)散的形式傳遞到催化劑外表面－外擴(kuò)散過程；（2）反應(yīng)物分子以內(nèi)擴(kuò)散形式通過催化劑孔道傳遞到催化劑內(nèi)表面－內(nèi)擴(kuò)散過程；（3）反應(yīng)物分子在催化劑表面的活性中心吸附－吸附過程；（4）反應(yīng)物分子在催化劑內(nèi)表面上經(jīng)一系列化學(xué)變化生成產(chǎn)物－反應(yīng)過程；（5）反應(yīng)產(chǎn)物在催化劑表面上脫附－脫附過程；（6）脫附后的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)內(nèi)擴(kuò)散通過催化劑孔道傳遞到催化劑外表面－內(nèi)擴(kuò)散過程；（7）反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)外擴(kuò)散由催化劑外表面?zhèn)鬟f到氣相主體－外擴(kuò)散過程。第38頁/共85頁歸納為三類：

1、外擴(kuò)散

即步驟（1）和（7）雖是由于反應(yīng)物或產(chǎn)物存在濃度差、但同時(shí)還借助于流體流動(dòng)所引起的擴(kuò)散過程，因而擴(kuò)散速度較快;

2、內(nèi)擴(kuò)散

即步驟（2）和（6）也是因反應(yīng)物或產(chǎn)物存在濃度差而引起的擴(kuò)散過程，與外擴(kuò)散相比速度較慢；

3、化學(xué)吸附、脫附與動(dòng)力學(xué)過程

即步驟（3）、（4）和（5）主要是由于化學(xué)鍵力、范德華力共同作用引起的吸附與脫附和化學(xué)反應(yīng)過程；●

控制步驟在穩(wěn)態(tài)條件下，由于各步驟的阻力與速度不同，整個(gè)催化反應(yīng)過程的總速度必然由阻力最大、速度最慢的一步所控制，該步驟即為控制步驟。動(dòng)力學(xué)控制：涉及到化學(xué)鍵變化的化學(xué)過程，如步驟(3)、(4)和(5)。內(nèi)擴(kuò)散控制：由于外擴(kuò)散過程是借助于流體流動(dòng)的擴(kuò)散過程，其擴(kuò)散速度要比內(nèi)擴(kuò)散快得多，因此整個(gè)催化反應(yīng)過程以內(nèi)擴(kuò)散控制更為常見。

第39頁/共85頁（一）物理吸附與化學(xué)吸附二、催化劑表面的吸附作用

吸附比較項(xiàng)目物理吸附化學(xué)吸附作用力范德華力化學(xué)鍵力選擇性一般：無高度選擇性吸附速度吸附活化能小，快具有一定活化能：慢（升溫可加快）溫度對(duì)吸附量T↑→吸附量↓不受溫度影響吸附層單分子層或多分子層僅單分子層（限于固體表面）吸附溫度低溫較高溫度吸附層結(jié)構(gòu)基本同吸附質(zhì)分子結(jié)構(gòu)形成新的化合價(jià)可逆性可逆過程可逆或不可逆（常不可逆）應(yīng)用測表面積及微孔尺寸測活化中心面積注：物理吸附與化學(xué)吸附往往相伴發(fā)生

臨界溫度以下的氣體分子在與固體催化劑表面間的范德華力作用下，被固體吸附的現(xiàn)象稱物理吸附?；瘜W(xué)吸附則是由于氣體分子和固體催化劑之間發(fā)生了電子的轉(zhuǎn)移，二者之間產(chǎn)生了化學(xué)鍵力，其性質(zhì)上有點(diǎn)類似于化學(xué)反應(yīng)。第40頁/共85頁（二）等溫吸附方程

蘭格繆爾（Langmuir）吸附方程（理想）●幾個(gè)假設(shè)：（1）固體表面是均勻的，它對(duì)所有的分子吸附能力與機(jī)會(huì)都相同；（2）吸附只進(jìn)行到單分子層為止，屬單分子層吸附；（3）每個(gè)吸附位只能吸附一個(gè)氣體分子，且吸附分子之間沒有相互作用；（4）吸附平衡是動(dòng)態(tài)平衡，即達(dá)到平衡時(shí)吸附速率與脫附速率相等。對(duì)于氣體A在壓力為PA時(shí)在催化劑表面吸附，吸附平衡可表示為：

等溫吸附方程是研究恒溫下達(dá)到平衡時(shí)吸附質(zhì)分壓與吸附量之間的關(guān)系。主要影響因素是吸附質(zhì)和吸附劑的性質(zhì)、溫度和吸附質(zhì)的壓力，吸附量常用單位質(zhì)量的催化劑（吸附劑）所吸附氣體的體積（V）來表示，單位是m3/kg。第41頁/共85頁

固體表面被吸附分子所覆蓋的分率用表示，則未覆蓋（或裸露）的分率即為。

在一定條件下，氣體吸附速率正比于未被氣體分子覆蓋的催化劑裸露面積上的氣體分壓，脫附速率與覆蓋面積成正比。即吸附速率：脫附速率：.式中、分別表示吸附速率常數(shù)和脫附速率常數(shù)。

當(dāng)吸附達(dá)到平衡時(shí)，吸附速率與脫附速率相等。經(jīng)整理后得即（2-1）式中表示組分A的吸附平衡常數(shù)。

催化劑表面被覆蓋的分率也等于實(shí)際吸附量V與飽和吸附量Vm之比。即第42頁/共85頁

則吸附等溫方程為：（2-2）對(duì)作圖可得：V

Vm

0PA圖2-14關(guān)系

由圖2-14可知:的關(guān)系是雙曲線型，它被廣泛應(yīng)用于氣固相催化反應(yīng)過程的研究。當(dāng)壓力很低時(shí)：即，則，吸附量V隨壓力呈線性變化；當(dāng)壓力很高時(shí):即，，催化劑表面趨于完全覆蓋，為一條漸近線。第43頁/共85頁式中m－催化劑質(zhì)量，kg；－催化劑顆粒體積，m3；－催化劑床層體積，m3；三、氣固相催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（一）氣－固相催化反應(yīng)速度

氣固相催化反應(yīng)速度常以催化劑質(zhì)量或催化劑床層體積為基準(zhǔn)來表示。即＝（mol/kgs）（mol/m3s）（2-3）（mol/m3s）（2-4）第44頁/共85頁三種反應(yīng)速度表達(dá)式間的關(guān)系為：

式中－催化劑顆粒密度，kg/m3；－催化劑堆積密度，kg/m3。第45頁/共85頁（二）雙曲線型的反應(yīng)速度式1.表面反應(yīng)控制（1）雙分子不可逆反應(yīng)（2）雙分子可逆反應(yīng)（3）在吸附時(shí)解離（4）吸附的A與氣相的B進(jìn)行不可逆反應(yīng)（5）兩類不同吸附位的情況第46頁/共85頁

豪根（Hougen）-華生（Watson）機(jī)理的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型。●

基本假設(shè)：（1）反應(yīng)發(fā)生在吸附分子之間或吸附分子與氣體分子之間

；（2）與各組分在催化劑表面上的覆蓋率成正比。1、表面反應(yīng)控制

（1）雙分子不可逆反應(yīng)

設(shè)想其機(jī)理為：A的吸附B的吸附表面反應(yīng)R的脫附S的脫附（吸附位）

（表示控制步驟）第47頁/共85頁

表面反應(yīng)為控制步驟，其它各步則處于平衡狀態(tài)。根據(jù)上述假設(shè)，表面反應(yīng)速度應(yīng)為

：式中－表面反應(yīng)速率常數(shù)。

對(duì)多分子吸附，蘭格繆爾吸附方程就變?yōu)椋?/p>

代入到反應(yīng)速度式則反應(yīng)速度為：（2-5）

若各組分在催化劑表面吸附極弱，即?1,一般的均相反應(yīng)速度式,令第48頁/共85頁（2）雙分子可逆反應(yīng)

由此可見：分子項(xiàng)屬一個(gè)可逆反應(yīng)，代表正逆反應(yīng)的凈速度；分母中出現(xiàn)A、B、R、S組分，表明有四種物質(zhì)被吸附；括號(hào)上的平方項(xiàng)表明涉及到兩個(gè)吸附位之間的反應(yīng)。

表面反應(yīng)（控制步驟）

式中，則反應(yīng)速度為：（2-6）第49頁/共85頁（3）在吸附時(shí)解離

如A在吸附時(shí)解離，即

則反應(yīng)速度式為（2-7）

同理，表達(dá)式（2-7）中的分母項(xiàng),表明A是解離吸附，分母中三次方表明有三個(gè)吸附位參與反應(yīng)。

第50頁/共85頁（4）吸附的A與氣相的B進(jìn)行不可逆反應(yīng)其中：其機(jī)理為：

則反應(yīng)速度式為（2-8）

第51頁/共85頁2、吸附控制

對(duì)于反應(yīng)

A的吸附為控制步驟

A的吸附B的吸附表面反應(yīng)R的脫附S的脫附設(shè)想其機(jī)理為：反應(yīng)速度應(yīng)為A的凈吸附速度，即

其中第52頁/共85頁3、脫附控制

對(duì)于反應(yīng)

R的脫附為控制步驟

反應(yīng)速度為其中小結(jié)：氣固相催化反應(yīng)既包含化學(xué)過程（吸附、反應(yīng)、脫附），也包含物理過程過程（內(nèi)外擴(kuò)散），從而造成了氣固相催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)問題要比均相反應(yīng)復(fù)雜得多。通?？梢酝ㄟ^對(duì)反應(yīng)過程機(jī)理模擬來建立動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型（如Langmuir吸附模型），再根據(jù)在一定反應(yīng)條件下所得的大量動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定該模型參數(shù)值，最后經(jīng)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證、完善，從而確定該反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程式。上面介紹了不同控制步驟及機(jī)理導(dǎo)出的反應(yīng)速度表達(dá)式。從反應(yīng)速度式中分子、分母和次方項(xiàng)很容易看出所設(shè)想的機(jī)理，如反應(yīng)分子與活性中心的種類、參與吸附的分子、是否解離、是可逆還是不可逆反應(yīng)以及控制步驟等，這對(duì)于工程技術(shù)人員指導(dǎo)氣固相催化反應(yīng)器操作具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

第53頁/共85頁表2-5氣－固相催化反應(yīng)機(jī)理及其反應(yīng)速度式

化學(xué)反應(yīng)式機(jī)理及控制步驟反應(yīng)速度表達(dá)式表面反應(yīng)控制其它組分相應(yīng)的吸附與脫附平衡同前（下同）且A在吸附時(shí)解離吸附A與氣相的B反應(yīng)吸附控制脫附控制第54頁/共85頁第四節(jié)固定床催化反應(yīng)器的生產(chǎn)原理一、催化劑的裝填特性（一）顆粒直徑與形狀（二）床層空隙率（三）固定床的當(dāng)量直徑（四）催化劑的裝填第55頁/共85頁一、催化劑的裝填特性（一）顆粒直徑與形狀催化劑的形狀多樣，如球形、圓柱形、環(huán)狀、片狀、無定形等，其中以球形與圓柱形更為常見。球形顆?？芍苯佑弥睆絹肀硎酒浯笮?，而非球形顆粒常用相當(dāng)直徑來表示其大小，其形狀用形狀系數(shù)來表示。

1.三種相當(dāng)直徑體積相當(dāng)直徑面積相當(dāng)直徑比表面相當(dāng)直徑式中－分別表示非球形顆粒的體積、面積和比表面。床層中，研究流體力學(xué)：體積相當(dāng)直徑；研究傳熱傳質(zhì)：面積相當(dāng)直徑。（2-25）

（2-26）

（2-27）

第56頁/共85頁2.平均直徑床層催化劑顆粒的平均直徑可用調(diào)和平均法計(jì)算得到，即

式中－各種篩分粒徑所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；－質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的篩分顆粒的平均粒徑，m。各篩分顆粒的平均粒徑取上、下篩目尺寸的幾何平均值。即

表2-6標(biāo)準(zhǔn)篩的部分規(guī)格

目數(shù)20

40

60

80

100

120

140孔徑，m（103）0.920

0.442

0.2720.1960.1520.1210.1053.形狀系數(shù)（2-28）

（2-29）

球形顆粒：，非球形顆粒：第57頁/共85頁（二）床層空隙率指顆粒間的自由體積與整個(gè)床層體積之比，可用下式直接計(jì)算：（2-31）

影響因素：

催化劑：粒徑，形狀，表面粗糙度，充填方法，粒度分布

，氣流分布愈不均勻，要求以上

徑向分布不均（存在壁效應(yīng)）：

貼壁處：達(dá)最大；

離壁(1~2)：也較大；床層中部：最小。

第58頁/共85頁[例1]某圓柱形催化劑，直徑。求該催化劑的相當(dāng)直徑及形狀系數(shù)。解：對(duì)于圓柱體催化劑：其體積為：，面積為：

則體積相當(dāng)直徑：面積相當(dāng)直徑：比表面相當(dāng)直徑：形狀系數(shù)：第59頁/共85頁（三）固定床的當(dāng)量直徑固定床的當(dāng)量直徑就是4倍的水力半徑，即：

式中－床層比表面，m-1。

第60頁/共85頁（四）催化劑的裝填催化劑裝填的步驟和方法如下：

1.裝填前必須將催化劑過篩，以防催化劑不均勻性對(duì)床層的影響。2.催化劑床層的底部和頂部須裝有柵板、耐火球或不銹鋼網(wǎng)等構(gòu)件，以防催化劑移動(dòng)。3.裝填過程中催化劑應(yīng)分散鋪開，裝填均勻，不能集中傾倒。為避免催化劑從高處落下造成損壞，可以采用布袋或金屬管將加料斗中的催化劑以盡量低的高度輕輕倒入床層中。也可以采用在加料斗底部裝有活動(dòng)開口底，通過加料斗移動(dòng)來控制加料位置，通過吊繩控制活動(dòng)開口大小、加料速度。4.用人工安裝時(shí)，可以將催化劑一小桶或一小袋裝進(jìn)床層中，要小心倒出、均勻分散。操作人員必須站在木板上，嚴(yán)禁直接踩踏在催化劑上。5.裝填時(shí)可采用振動(dòng)內(nèi)件的方法，邊振動(dòng)邊裝填；或在床層底部鼓風(fēng)進(jìn)行裝填，從而保證均勻填實(shí)。6.注意控制催化劑顆粒自由落下的高度（通常低于0.5米），每根管子阻力的相對(duì)誤差要在一定范圍內(nèi)，催化劑表面要平整。7.裝填完后可以用空氣或原料氣將催化劑中的粉塵吹除干凈。

第61頁/共85頁二、流體在固定床中的流動(dòng)特性(一)流體特性

（二）氣體的分布

1.氣體分布不均勻性的原因

2.提高氣體分布均勻性的方法（三）流體流過固定床的壓力降

第62頁/共85頁（一）流動(dòng)特性

床層內(nèi)流體的流動(dòng)分成兩部分：一部分是流體以平均流速沿軸向作理想置換流動(dòng)；另一部分為流體的徑向和軸向的混合擴(kuò)散，包括分子擴(kuò)散（層流時(shí)）和渦流擴(kuò)散（湍流時(shí)）。

（二）氣體的分布1.氣體分布不均勻性的原因主要原因在于：一是由于床層空隙率分布的不均勻性，造成流體流速分布的不均勻性，使得反應(yīng)物在床層內(nèi)停留時(shí)間或反應(yīng)程度不一；其次是催化劑顆粒在堆積過程中極易產(chǎn)生的溝流、短路等現(xiàn)象；三是未經(jīng)處理以較大氣流進(jìn)入反應(yīng)器的氣體反應(yīng)物，其中具有相當(dāng)大動(dòng)能的部分反應(yīng)物直接沖入床層。這樣就造成了不同停留時(shí)間的物料混合，引起了返混，最終影響到反應(yīng)結(jié)果。

第63頁/共85頁2.提高氣體分布均勻性的方法

（1）催化劑大小要均一，充填時(shí)注意保持各個(gè)部位密度均勻，保證催化劑床層各個(gè)部位阻力相同；（2）消除氣流初動(dòng)能，使氣流均勻流入反應(yīng)器床層?？稍诜磻?yīng)器的氣流入口處設(shè)附加導(dǎo)流裝置：如裝設(shè)分布頭、擴(kuò)散錐或填入環(huán)形、柵板形、球形等惰性填料（如圖2-15）；或增設(shè)環(huán)形進(jìn)料管或多口螺旋形進(jìn)料裝置（如圖2-16）等。

圖2-15消除初始動(dòng)能的方法示意圖

圖2-16附加導(dǎo)流裝置示意圖

第64頁/共85頁（三）床層壓降流體通過床層所產(chǎn)生的壓降，主要來源于流體與顆粒表面間的磨擦阻力和流體在通道內(nèi)的收縮、擴(kuò)大與撞擊顆粒、變向分流等引起的局部阻力。其計(jì)算可仿照流體在空管中流動(dòng)的壓降公式進(jìn)行合理修正，最常用的是埃碙（Ergun）公式。流體在空?qǐng)A管中等溫流動(dòng)的壓降為式中－壓降，Pa；

L－管長，m；－管內(nèi)徑，m；－流體密度，kg/m3；－流體平均流速，m/s。

對(duì)于固定床：流體在固定床中的流動(dòng)長度，氣體在空隙中的流速，

床層當(dāng)量直徑，

第65頁/共85頁整理后得：

（2-32）

其中：

（2-33）

式中－修正的雷諾數(shù)，

式（2-32）中包括兩項(xiàng)。第一項(xiàng)代表磨擦阻力損失，第二項(xiàng)則代表局部阻力損失。當(dāng)時(shí)為層流，計(jì)算壓降時(shí)可省去第二項(xiàng)；當(dāng)時(shí)為充分湍流，計(jì)算壓降時(shí)可省去第一項(xiàng)。

第66頁/共85頁

三、固定床反應(yīng)器中的傳質(zhì)與傳熱（一）固定床中的傳質(zhì)1.內(nèi)擴(kuò)散過程（1）氣體在催化劑孔道內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)①分子擴(kuò)散；②克努森擴(kuò)散；③過渡區(qū)擴(kuò)散（2）內(nèi)擴(kuò)散過程的傳質(zhì)速度（3）催化劑的有效系數(shù)2.外擴(kuò)散過程第67頁/共85頁四、固定床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算（一）催化劑用量的計(jì)算1.空間速度：2.停留時(shí)間3.空時(shí)收率4.催化劑負(fù)荷5.床層線速度與空床速度第68頁/共85頁（二）反應(yīng)器床層高度及直徑的計(jì)算①根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取氣體空床速度②床層的截面積為③校床層阻力降④確定床層的結(jié)構(gòu)尺寸第69頁/共85頁（三）催化劑床層傳熱面積的計(jì)算

式中Ｑ－經(jīng)熱量衡算確定的傳熱速度，J/s；－進(jìn)出口兩端溫度差的對(duì)數(shù)平均值，k；Ｋ－傳熱系數(shù)，J/m2sk，從有關(guān)手冊(cè)中查取或用公式計(jì)算。第70頁/共85頁第五節(jié)固定床反應(yīng)器的操作指導(dǎo)

加氫裂化反應(yīng)器一、溫度調(diào)節(jié)

1.控制反應(yīng)器入口溫度

2.控制反應(yīng)床層間的冷激氫量

3.原料組成的變化對(duì)反應(yīng)溫度的影響

4.反應(yīng)初期與末期的溫度變化

5.反應(yīng)溫度的限制第71頁/共85頁一、溫度調(diào)節(jié)提高反應(yīng)溫度可使裂化反應(yīng)速率加快，原料的裂化程度加深，生成油中低沸點(diǎn)組分含量增加，氣體產(chǎn)率增高。但反應(yīng)溫度的提高，使催化劑表面積炭結(jié)焦速率加快，影響了催化劑的使用壽命和正常生產(chǎn)。1.控制反應(yīng)器人口溫度嚴(yán)格控制反應(yīng)器入口物料的溫度，這是整個(gè)反應(yīng)裝置的重要工藝指標(biāo)。若有兩股以上進(jìn)料，可通過調(diào)節(jié)兩股物料的比例使反應(yīng)器入口處的溫度保持恒定。

通常加氫裂化反應(yīng)器可以通過加大循環(huán)氫量或減少新鮮進(jìn)氫量的方式來調(diào)節(jié)反應(yīng)器的入口溫度。

2.控制反應(yīng)床層間的冷激氫量加氫裂化屬強(qiáng)放熱反應(yīng)。若熱量不及時(shí)移走→下一段床層溫度↑

→反應(yīng)速度↑→放熱量↑

→促使反應(yīng)物溫度↑

↑

→→

造成床層溫度失控（即“飛溫”現(xiàn)象），引起嚴(yán)重的操作事故。

在正常的生產(chǎn)操作中，可以通過調(diào)節(jié)冷激氫量來降低床層溫度。

3.原料組成的變化對(duì)反應(yīng)溫度的影響原料中硫和氮含量↑

，床層溫度↑

；原料中雜質(zhì)增多，床層溫度↑

；原料變重，溫度↑

；而原料含水量增加，則床層溫度會(huì)出現(xiàn)↑

↓。第72頁/共85頁4.反應(yīng)初期與末期的溫度變化生產(chǎn)初期，催化劑的活性較高，反應(yīng)溫度可以稍低些；生產(chǎn)末期，催化劑活性降低，為保證反應(yīng)速率和生產(chǎn)能力的相對(duì)穩(wěn)定，可以在允許操作范圍內(nèi)適當(dāng)提高反應(yīng)溫度。5.反應(yīng)溫度的限制床層任一溫度超過正常溫度15℃時(shí)，停止進(jìn)料；超過正常溫度28℃時(shí)，需采用緊急措施，啟動(dòng)高壓放空系統(tǒng)；體系壓力降低，可降低反應(yīng)物濃度（反應(yīng)速度），以防反應(yīng)失控。

加氫裂化反應(yīng)器第73頁/共85頁二、壓力的調(diào)節(jié)1.氫氣壓縮機(jī)的壓力調(diào)節(jié)2.反應(yīng)溫度的影響3.原料變化的影響第74頁/共85頁二、壓力的調(diào)節(jié)

加氫催化裂化屬高壓反應(yīng)，反應(yīng)壓力可通過氫氣的分壓來調(diào)節(jié)的。提高氫分壓，可以提高加氫反應(yīng)速度，脫硫、脫氫率提高，有利于膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的脫除。原料中多環(huán)芳烴和雜質(zhì)的含量越高，所需的反應(yīng)壓力高。1.氫氣壓縮機(jī)（新鮮和循環(huán)）的壓力調(diào)節(jié)

新鮮氫壓縮機(jī)用來補(bǔ)充系統(tǒng)反應(yīng)消耗掉的氫，循環(huán)壓縮機(jī)是維持過量的氫循環(huán)和系統(tǒng)壓力，兩種平衡即維持系統(tǒng)壓力。通常不必改變循環(huán)壓縮機(jī)出口壓力和高壓分離器壓力調(diào)節(jié)器給定值。壓力調(diào)節(jié)可通過壓力調(diào)節(jié)器來控制。

若壓力升高，可通過壓縮機(jī)每級(jí)的返回量來調(diào)節(jié)，必要時(shí)可通過增加排放量來調(diào)節(jié)。壓力降低，一般需增加新鮮氫的補(bǔ)充量。2.反應(yīng)溫度的影響3.原料變化的影響反應(yīng)溫度升高可導(dǎo)致加氫裂化反應(yīng)程度的加大，耗氫量增加，壓力下降。因而反應(yīng)過程中須嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度，盡量避免出現(xiàn)溫度波動(dòng)。

原料改變，耗氫量也變，則裝置壓力降低，循環(huán)氫壓縮機(jī)入口流量下降，此時(shí)需補(bǔ)充新鮮氫氣。如果原料帶水，系統(tǒng)壓力會(huì)上升，系統(tǒng)壓差增大。第75頁/共85頁三、氫油比的控制循環(huán)氣量增大既可維持系統(tǒng)氫分壓，也有利于加氫反應(yīng)進(jìn)行。過剩的氫氣可保護(hù)催化劑表面，防止油料在催化劑表面縮合結(jié)焦。氫油比增加，可及時(shí)地將反應(yīng)熱移走，從而使反應(yīng)器內(nèi)溫度更易控制。氫油比過高會(huì)造成系統(tǒng)壓力降增大，油品和催化劑接觸的時(shí)間縮短，導(dǎo)致反應(yīng)程度下降，循環(huán)壓