固定床催化操作

任務(wù)三固定床催化反應(yīng)器的操作操作訓(xùn)練的載體：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)器操作條件二、正常操作注意事項(xiàng)三、苯加氫反應(yīng)器崗位開(kāi)停車四、異?，F(xiàn)象原因及處理方法一、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1.原料苯2.產(chǎn)物環(huán)己烷3.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胺有機(jī)化工原料?！抢w維素醚、樹(shù)脂、蠟、瀝青和橡膠的優(yōu)良溶劑。

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4.催化劑苯加氫催化劑鉑系催化劑鎳系催化劑活性好，價(jià)格便宜但如耐硫性能差，耐熱性差一般工業(yè)使用溫度120～180℃液苯空速低（一般為0.2～0.8h-）工業(yè)使用壽命短只能副產(chǎn)低壓蒸汽目前我國(guó)鎳系苯加氫催化劑主要用于中小型生產(chǎn)裝置；耐硫性能好中毒后易再生耐熱性能好工業(yè)操作溫度可達(dá)200～400℃可副產(chǎn)中壓蒸汽(1.0MPa)液苯空速可達(dá)1.0～2.0h-工業(yè)使用壽命大于5年。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5.生產(chǎn)方法環(huán)己烷生產(chǎn)方法苯加氫法石油烴餾分的分餾精制法氣相苯加氫液相苯加氫工藝氣體混合均勻轉(zhuǎn)化率、收率均很高反應(yīng)激烈，易飛溫；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)1.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，苯與氫可能發(fā)生以下各種反應(yīng)。其中，反應(yīng)(1)為主反應(yīng)，生成目的產(chǎn)物環(huán)己烷；反應(yīng)(2)是苯的加氫裂解，最終產(chǎn)物為碳和甲烷；反應(yīng)(3)是環(huán)己烷的異構(gòu)化；反應(yīng)(4)則是環(huán)己烷的裂解反應(yīng)。對(duì)于苯而言，反應(yīng)(1)和(2)是平行反應(yīng)。盡管反應(yīng)(1)和(3)均為可逆反應(yīng)，但前者為放熱反應(yīng)，

后者為吸熱反應(yīng)，這就導(dǎo)致溫度對(duì)反應(yīng)的影響各不相同。1.原理（二）反應(yīng)原理及特點(diǎn)2.反應(yīng)場(chǎng)所3.反應(yīng)特點(diǎn)¤前反應(yīng)器：列管換熱式固定床反應(yīng)器¤后反應(yīng)器：?jiǎn)味谓^熱式固定床反應(yīng)器¤強(qiáng)放熱反應(yīng)¤復(fù)雜反應(yīng)¤氣固催化反應(yīng)（二）反應(yīng)原理及特點(diǎn)1.反應(yīng)熱力學(xué)（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)放熱的、體積減小的可逆反應(yīng)，因此，低溫和高壓對(duì)該反應(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。

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(wú)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，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(wèn)題：

a）溫度過(guò)高，催化劑活性下降或失活；

b）設(shè)備材質(zhì)的選取

c）熱能的供應(yīng)

d）伴有副反應(yīng)時(shí)，會(huì)影響反應(yīng)的選擇性

可逆反應(yīng)隨溫度的升高，總的反應(yīng)速率提高。因此，對(duì)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，又可提高反應(yīng)速率。同時(shí)，也應(yīng)考慮一些因素的限制。例如：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℃。（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化2.反應(yīng)動(dòng)力學(xué)前人在進(jìn)行苯氣相加氫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究時(shí)，并沒(méi)有意識(shí)到催化劑顆?？赡懿⒎峭耆幱跉庀酄顟B(tài)，而是簡(jiǎn)單地認(rèn)為當(dāng)反應(yīng)物為氣相時(shí)得到的動(dòng)力學(xué)就是氣相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。從理論上講，這種觀點(diǎn)確實(shí)存在不足，但從工業(yè)應(yīng)用角度出發(fā)，它仍具有一定意義。（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化2.反應(yīng)動(dòng)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(guò)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(guò)程）；反應(yīng)組分在催化劑表面的活性中心吸附（吸附過(guò)程）；在催化劑表面上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)（表面反應(yīng)過(guò)程）；反應(yīng)產(chǎn)物在催化劑表面上脫附（脫附過(guò)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(guò)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(guò)程）。一般而言，氣固相催化反應(yīng)過(guò)程經(jīng)歷以下七個(gè)步驟，如右圖所示。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(hào)“σ”表示。（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化2.反應(yīng)動(dòng)力學(xué)由此可見(jiàn)，氣固相催化反應(yīng)過(guò)程是個(gè)多步驟過(guò)程。整個(gè)反應(yīng)速率取決于最慢的一步，該步驟就稱為速率控制步驟。當(dāng)反應(yīng)過(guò)程達(dá)到定態(tài)時(shí)，各步驟的速率應(yīng)該相等，且反應(yīng)過(guò)程的速率等于控制步驟的速率。（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)的確定影響加氫過(guò)程主要工藝參數(shù)有反應(yīng)溫度、壓力、空速及氫油比。（1）反應(yīng)溫度加氫的平衡常數(shù)比較大，反應(yīng)主要受反應(yīng)速度制約，提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)原料組成和性質(zhì)及產(chǎn)品要求來(lái)選擇適宜的反應(yīng)溫度?？刂品磻?yīng)器§入口溫度為180～200℃

§反應(yīng)熱點(diǎn)溫度360～380℃（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化（2）反應(yīng)壓力

★提高氫分壓，加快反應(yīng)速度

★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)行費(fèi)用

★對(duì)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)器反應(yīng)壓力為3.1MPa。（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化（3）反應(yīng)空速■空速：?jiǎn)挝粫r(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。空速的大小反映了反應(yīng)器的處理能力和反應(yīng)時(shí)間?！隹账僭酱?，處理能力越大■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。

因此，空速的大小最終影響原料的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)的深度。苯加氫氣固相催化反應(yīng)：控制液苯空速1.6～1.7h-。（三）工藝參數(shù)的確定與優(yōu)化＊?dú)溆捅龋河绊懛磻?yīng)過(guò)程的氫分壓。＊增加氫油比，有利于加氫反應(yīng)進(jìn)行＊提高催化劑壽命＊但過(guò)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)控制n(H2)：n(苯)≥3.8。（4）反應(yīng)氫油比二、正常操作注意事項(xiàng)（1）嚴(yán)格執(zhí)行裝置下發(fā)的工藝指令單；（2）經(jīng)常巡回檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)匯報(bào)處理；（3）V0801A/B新進(jìn)苯后要勤排水；（4）要求加強(qiáng)控制氫氣質(zhì)量；（5）C0102進(jìn)口緩沖罐液位、壓差、出口溫度、電流要加強(qiáng)監(jiān)控；（6）勤檢查P0102出口壓力及R0101上室熱油量；二、正常操作注意事項(xiàng)（7）勤觀察反應(yīng)熱點(diǎn)溫度及R0102的溫差TDI01012的變化情況；（8）加強(qiáng)控制尾氫排放量，在R0102溫差不大情況下盡量少排；（9）勤檢查X0101小泵運(yùn)行情況；（10）加強(qiáng)控制E0107高溫鍋爐給水，定期排污，以防結(jié)垢；（11）調(diào)整生產(chǎn)負(fù)荷，速度要慢；（12）D0103液位現(xiàn)場(chǎng)檢查。（一）崗位開(kāi)車

1.開(kāi)車前準(zhǔn)備與檢查2.開(kāi)車程序（1）投熱油系統(tǒng)（2）系統(tǒng)置換與試漏（3）加氫系統(tǒng)保壓（4）苯干燥系統(tǒng)（5）吸附裝置（6）加氫反應(yīng)和產(chǎn)物處理（7）庚烷塔T0102開(kāi)車三、苯加氫反應(yīng)器崗位開(kāi)停車（二）崗位停車正常停車（1）短期停車——系統(tǒng)保溫保壓（2）長(zhǎng)期停車——系統(tǒng)降溫降壓2.緊急停車（1）緊急停電、汽、水操作類同（2）緊急停車按鈕三、苯加氫反應(yīng)器崗位開(kāi)停車四、異?，F(xiàn)象原因及處理方法序號(hào)異?，F(xiàn)象原因處理方法1T0101釜液含水高原料苯含水量過(guò)高再沸器E0101蒸汽量過(guò)小再沸器E0101或E0102列管漏D0101分層不佳苯罐放水加大蒸汽量停車檢修D(zhuǎn)0101勤排水2停苯加料T0101的TSL01003動(dòng)作P01