化工生产虚拟仿真实习固定床单元.pdfVIP

固定床单元 1.1 工艺流程简介 1.1.1 工作原理 反应器是化工生产中的关键设备，是人们通过一定的手段抑制副反应、提高 转化率和生产能力的化学反应设备。在反应器内不仅有化学变化过程，还有传质 和传热过程。按反应物系聚集状态可分为均相和非均相反应器；按换热方式可分 为绝热式 （单段、多段）、对外换热式和自然式；以反应器结构形式又可分为釜 式、管式、塔式、固定床和流化床等反应器。 其中固定床反应器 （又称填充床反应器），是指流体通过静态固体颗粒形成 的床层而进行化学反应的设备，固体颗粒堆积成一定高度 （厚度）的床层，床层 静止不动，流体通过床层进行反应，主要用于实现气固相催化反应。分气-固相 催化反应器和流 固相非催化反应器两种，其中使气态的反应物料，通过由固体- 催化剂构成的催化床层而发生化学反应的气-固相催化反应器，在化工生产中应 用最为普遍。固定床反应器的一般操作方法有：原料比控制、空速控制、温度控 制、压力控制。 气-固相催化反应器的主要优点是：（1）固定床内流体流动与理想置换流动 接近，且床内的催化剂不易被磨损，使用寿命长；（2）温度分布可适当控制，易 3 于达到较高的转化率和选择性；（）同理想混合反应器相比，其反应速率较快， 获得相同生产能力所需的催化剂用量少和反应器体积较小；（4）结构简单。主要 缺点有：（1）由于催化剂一般是热的不良导体，其传热性能差，反应放热量很大 2 3 时易出现飞温；（）流体流速不能太大；（）催化剂的再生和更换不便。 本单元选用的是一种对外换热式气-固相催化反应器，热载体是丁烷。该固 定床反应器取材于乙烯装置中催化加氢脱除乙炔 （C2 加氢）工段。在乙烯装置 1000 5000mg/kg 中，液态烃热裂解得到的裂解气中乙炔约含 ～ 。为了获得聚合级 的乙烯、丙烯，需将乙炔脱除至要求指标。催化加氢脱乙炔是最主要的一种方法。 乙炔是通过等温加氢反应器除掉的，反应温度由壳侧中的制冷剂控制。 C H +H  C H H -174.3kg/mol 1 主反应 2 2 2 2 4 △ （） 副反应 C H +2H  C H △H -311.0kg/mol （2） 2 2 2 2 6 mC H +nC H  低聚物 （绿油） （3） 2 4 2 2 (绿油即液态光致阻焊剂，是一种丙烯酸低聚物。作为一种保护层，涂覆在印制 电路板不需焊接的线路和基材上，或用作阻焊剂。目的是长期保护所形成的线路 图形) 高温时，还可能发生裂解反应 C H 2C+H △H -227.840kg/mol （4） 2 2 2 1 从生产的要求考虑，最好只发生式 （）反应，这样在脱除原料中的乙炔的 同时，又增产了乙烯。因此乙炔加氢要求催化剂对乙炔加氢的选择性要好。影响 催化剂反应性能的主要因素有反应温度、炔烃浓度、氢炔比、空速等。 1.2 工艺说明 本流程为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 器温度由壳侧中冷却介质控制。冷却介质选用液态丁烷，丁烷蒸发带走反应器中 的热量。 -15 C H 反应原料分为两股，一股为约 ℃的 2 2 混合原料，进料量由流量控制表 FIC101