《反應(yīng)器操作與控制》教學(xué)課件-06管式反應(yīng)器操作與控制

項目六管式反應(yīng)器操作與控制反應(yīng)器操作與控制01認(rèn)識管式反應(yīng)器任務(wù)知識鏈接管式反應(yīng)器在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越多，多數(shù)用于氣相連續(xù)操作的場合，例如低級烴的鹵化反應(yīng)和氧化反應(yīng)、石油烴類的熱裂解反應(yīng)等。而且向大型化和連續(xù)化發(fā)展知識鏈接管式反應(yīng)器一種呈管狀、長徑比很大的連續(xù)操作反應(yīng)器。知識點一管式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)一、直管根據(jù)反應(yīng)段的不同，內(nèi)管內(nèi)徑通常也不同，有Φ27mm和Φ34mm，夾套管用焊接形式與內(nèi)管固定。夾套管上對稱地安裝一對不銹鋼Ω形補(bǔ)償器，以消除開停車時內(nèi)外管線膨脹系數(shù)不同而附加在焊縫上的拉應(yīng)力。反應(yīng)器預(yù)熱段夾套管內(nèi)通蒸汽加熱進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)段和冷卻段通熱水移去反應(yīng)熱或冷卻。知識點一管式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)二、彎管彎管結(jié)構(gòu)與直管基本相同(見圖6-4)。彎頭半徑R≥5D(1%土4%)。彎管在機(jī)架上的安裝方法允許其有足夠的伸縮量，故不再另加補(bǔ)償器。內(nèi)管總長(包括彎頭弧長)也是8m.。知識點一管式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)三、密封環(huán)套管式反應(yīng)器的密封環(huán)為透鏡環(huán)。透鏡環(huán)有兩種形狀。一種是圓柱形的，另一種是帶接管的T形透鏡環(huán)。如圖圓柱形透鏡環(huán)用反應(yīng)器內(nèi)管同一材質(zhì)制成。帶接管的T形透鏡環(huán)是安裝測溫、測壓元件用的。四、管件反應(yīng)器連接必須按規(guī)定的緊固力矩進(jìn)行。所以對法蘭、螺柱和螺母都有一定要求。知識點一管式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)五、機(jī)架反應(yīng)器機(jī)架用橋梁鋼焊接成整體。地腳螺栓安放在基礎(chǔ)栓的柱頭上，安裝管子支架部位裝有托架。管子用抱箍與托架固定。知識點二管式反應(yīng)器分類及傳熱方式一、管式反應(yīng)器與釜式反應(yīng)器的差異內(nèi)容釜式反應(yīng)器管式反應(yīng)器反應(yīng)器類型全混流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器停留時間長短移走反應(yīng)熱容易難知識點二管式反應(yīng)器分類及傳熱方式二、管式反應(yīng)器的特點1.由于反應(yīng)物的分子在反應(yīng)器內(nèi)停留時間相等，所以在反應(yīng)器內(nèi)任何一點上的反應(yīng)物濃度和化學(xué)反應(yīng)速率都不隨時間而變化，只隨管長變化。2.管式反應(yīng)器具有容積小、比表面大、單位容積的傳熱面積大，特別適用于熱效應(yīng)較大的反應(yīng)。3.由于反應(yīng)物在管式反應(yīng)器中反應(yīng)速率快、流速快，所以它的生產(chǎn)能力高。管式反應(yīng)器適用于大型化和連續(xù)化的化工生產(chǎn)。4.和釜式反應(yīng)器相比較，其返混較小，在流速較低的情況下，其管內(nèi)流體流型接近于理想流體。5.管式反應(yīng)器既適用于液相反應(yīng)，又適用于氣相反應(yīng)。用于加壓反應(yīng)尤為合適。6.此外，管式反應(yīng)器可實現(xiàn)分段溫度控制。其主要缺點是，反應(yīng)速率很低時所需管道過長，工業(yè)上不易實現(xiàn)。知識點二管式反應(yīng)器分類及傳熱方式——水平管式反應(yīng)器三、管式反應(yīng)器的分類——立管式反應(yīng)器知識點二管式反應(yīng)器分類及傳熱方式——盤管式反應(yīng)器三、管式反應(yīng)器的分類——

U形管式反應(yīng)器知識點三管式爐及管式裂解爐管式爐是工業(yè)爐的一種結(jié)構(gòu)形式，是煉油、化工、石油化工裝置以及油田建設(shè)和長輸管道工程中的重要工藝生產(chǎn)設(shè)備。所謂工業(yè)爐，一般是相對蒸汽鍋爐而言的，通常是指除蒸汽鍋爐之外的用于各工業(yè)生產(chǎn)裝置中的各種爐窯。如冶金工業(yè)用的各種高爐、熱風(fēng)爐、立式轉(zhuǎn)爐和臥式轉(zhuǎn)爐、平爐、混鐵爐、反射爐、閃速爐、煅燒爐和焙燒爐，化工工業(yè)用的轉(zhuǎn)化爐、裂解爐、煤氣發(fā)生爐、焚燒爐，石油工業(yè)用的加熱爐、重整爐以及玻璃制造工業(yè)用的玻璃熔窯等等。知識點三管式爐及管式裂解爐1.爐體通常分為輻射室和對流室兩部分，每部分都由爐墻、爐頂和爐底構(gòu)成。輻射室由耐火磚(里層)、隔熱磚(外層)砌成。是爐子中以輻射方式傳熱的部分，以吸收燃料燃燒的輻射熱為王對爐管進(jìn)行加熱來完成熱交換過程。2.爐管爐管前一部分安置在對流段的稱為對流管，置于對流室內(nèi)的爐管組件，通常由若干管束組成，部分管束的管外帶有翅片或釘頭，以提高換熱效率。對流管內(nèi)物料被管外的高溫?zé)煹罋庖詫α鞯姆绞竭M(jìn)行加熱并汽化，達(dá)到裂解反應(yīng)溫度后進(jìn)入輻射管，故對流管又稱為預(yù)熱管。爐管后一部分安置在輻射段的稱為輻射管，置于輻射室中的爐管組件，通過燃料燃燒的高溫火焰、產(chǎn)生的煙道氣、爐墻輻射加熱將熱量經(jīng)輻射管管壁傳給物料，裂解反應(yīng)在該管內(nèi)進(jìn)行，所以輻射管又稱為反應(yīng)管。知識點三管式爐及管式裂解爐3.燃燒器用以將氣體或液體燃料噴入爐內(nèi)進(jìn)行燃燒的裝置，亦稱燒嘴。按照安裝位置不同，可分為側(cè)壁燒嘴、頂部燒嘴和底部燒嘴三種；按燃燒的燃料不同可分為燃油燒嘴、燃?xì)鉄旌吐?lián)合燒嘴三種學(xué)習(xí)檢測一、判斷題管式反應(yīng)器主要用于氣相或液相連續(xù)反應(yīng)過程，且能承受較高壓管式反應(yīng)器亦可進(jìn)行間歇或連續(xù)操作。3.管式反應(yīng)器的優(yōu)點是減小返混和控制反應(yīng)時間。4.在管式反應(yīng)器中單管反應(yīng)器只適合熱效應(yīng)小的反應(yīng)過程。02管式反應(yīng)器實訓(xùn)操作任務(wù)知識點一工藝技術(shù)分析一、反應(yīng)原理一次反應(yīng)由原料烴經(jīng)熱裂解生成乙烯和丙烯的主反應(yīng)，在裂解反應(yīng)中，要取得較高的目的產(chǎn)物乙烯，必須在確定工藝條件下要保證主反應(yīng)的進(jìn)行。二次反應(yīng)由一次反應(yīng)生成的乙烯、丙烯進(jìn)一步反應(yīng)，最后生成焦和碳，二次反應(yīng)生成的焦和碳不僅會堵塞設(shè)備及管道，而且還浪費了原料，降低了烯烴的收率，影響操作的穩(wěn)定性，應(yīng)盡力避免。知識點一工藝技術(shù)分析二、結(jié)焦的影響1、急冷換熱器結(jié)焦的影響內(nèi)徑變小，阻力增大，使進(jìn)料壓力增加，有焦層的地方局部熱阻大，導(dǎo)致反應(yīng)管外壁溫度升高，一是增加了燃料消耗，一是影響反應(yīng)管的壽命，同時破壞了裂解的最佳工況。2、裂解爐和急冷鍋爐的結(jié)焦①裂解爐管管壁溫度超過設(shè)計規(guī)定值。②裂解爐輻射段入口壓力增加值超過設(shè)計值。③廢熱鍋爐出口溫度超過設(shè)計允許值，或廢熱鍋爐進(jìn)出口壓差超過設(shè)計允許值。3、清焦的方法停爐清焦、化學(xué)除焦法、水利除焦法、不停爐清焦法知識點一工藝技術(shù)分析三、裂解反應(yīng)實驗裝置與控制1、技術(shù)指標(biāo)①反應(yīng)爐為四段加熱，各段功率為1.0kw。②最高使用溫度800℃，反應(yīng)管由耐熱無縫鋼管制作，內(nèi)徑16mm，長750mm，熱電偶套管Φ3mm，熱電偶1.0mm。③混合預(yù)熱器內(nèi)徑12mm，長280mm，加熱功率8kw。④氣液分離器直徑42mm，高180mm。⑤濕式流量計2L。⑥液體加料泵為進(jìn)口電磁泵，額定流量為0.76/h。⑦含有計算機(jī)數(shù)據(jù)采集與溫度控制軟件，計算機(jī)、打印機(jī)由用戶自備。知識點一工藝技術(shù)分析2.烴類熱裂解工藝流程圖知識點二操作規(guī)程一、冷態(tài)開車1.開車前的準(zhǔn)備工作檢查設(shè)備內(nèi)無雜物，設(shè)備、管線、閥門、儀表、電器完好、水系統(tǒng)完好、消防器材到位，關(guān)閉所有閥門。2.裝置的試漏將三通閥放在進(jìn)氣位置，進(jìn)入空氣和氮氣，卡死出口，沖壓至0.1MPa,5min不下降合格。否則要用毛刷涂肥皂水在各接點涂拭，找出漏點重新處理后再次試漏，直到合格為止。打開卡死的管路，可進(jìn)行實驗3.升溫和溫度控制觀察加熱爐控制溫度和內(nèi)部溫度的關(guān)系，反應(yīng)前后微有差異，主要表現(xiàn)在預(yù)熱器的溫度變化，因為預(yù)熱器是靠管內(nèi)測溫的溫度去控制加熱，當(dāng)加料時該溫度有下降的趨勢，但能自動調(diào)節(jié)到所給定的溫度范圍值內(nèi)。知識點二操作規(guī)程二、正常停車1.進(jìn)料、在原條件下，只進(jìn)水，降溫，進(jìn)行燒焦處理。2.將電流給定旋鈕回至零(或關(guān)閉控溫溫度表)，一段時間后停止進(jìn)水。3.當(dāng)反應(yīng)器溫度降至300℃以下后，冷卻器停水。4.試驗結(jié)束后要用氮氣吹掃和置換反應(yīng)產(chǎn)物。三、注意事項1.一定要熟悉儀器的使用方法為防止亂動儀表參數(shù)，參數(shù)調(diào)好后可將“Loc”數(shù)改為新值，即鎖住各參數(shù)。2.升溫操作一定要有耐心，不能忽高忽低亂改亂動控溫設(shè)置。3.流量的調(diào)節(jié)要隨時觀察及時調(diào)節(jié)，否則溫度容易發(fā)生波動，造成反應(yīng)過程中溫度的穩(wěn)定性下降。4.不使用時，應(yīng)將濕式流量計的水放干凈。應(yīng)將裝置放在干燥通風(fēng)的地方。如果再次使用，一定在低電流(或溫度)下通電加熱一段時間以除去加熱爐保溫材料吸附的水分。5.每次實驗后·一定要將分離器的液體放凈知識點二操作規(guī)程四、故障處理1.開啟電源開關(guān)指示燈不亮，并且沒有交流接觸器吸合聲，則保險壞或電源沒有接好。2.開啟儀表各開關(guān)時指示燈不亮，并且沒有繼電器吸合聲，則分保險壞或接線有脫落的地方。3.開啟電源開關(guān)有強(qiáng)烈的交流震動聲，則是接觸器接觸不良，反復(fù)按動開關(guān)即可以消除.4.儀表正常但電流表沒有指示，可能保險斷或固態(tài)變壓繼電器有問題。五、產(chǎn)品分析檢測、數(shù)據(jù)處理裂解氣體的分析(氣相色譜法)色譜柱是在氧化鋁單體載體上1.5%阿皮松，可分析C1～C4，條件是在室溫下用熱導(dǎo)檢測器，柱長為4m，柱徑Φ3mm。學(xué)習(xí)檢測一、選擇題1.裂解生產(chǎn)乙烯工藝中，裂解原料的族組成中P表示()。

A.烷B.環(huán)烷烴C.烯烴D.芳香烴2.下列不屬于二次反應(yīng)的是()A.生焦反應(yīng)B.生碳反應(yīng)C.生成稠環(huán)芳烴D.烯烴的裂解3.裂解生產(chǎn)乙烯工藝中，裂解原料的族組成中P表示().A.烷烴B.環(huán)烷烴C.烯烴D.芳香烴4.裂解生產(chǎn)乙烯工藝中，不能用來表示裂解深度的是().A.轉(zhuǎn)化率B.乙烯產(chǎn)率C.出口溫度D.反應(yīng)速率5.烴類裂解制乙烯過程正確的操作條件是()。

A.低溫、低壓、長時間B.高溫、低壓、短時間C.高溫、低壓、長時間D.高溫、高壓、短時間03管式反應(yīng)器故障處理與維護(hù)任務(wù)知識點一常見故障及處理序號故障現(xiàn)象故障原因處理方法1密封泄露封環(huán)材料處理不符合要求振動引起緊固件松動安裝密封面受力不均滑動部件受阻造成熱脹冷縮局部不均勻①更換密封環(huán)②把緊緊固螺栓

③按規(guī)范要求重新安裝④檢查修正相對活動部位2放出閥泄漏芯、閥座密封受傷閥桿彎曲度超過規(guī)定值裝配不當(dāng)，使油缸行程不足，閥桿與油缸鎖緊螺母不緊，密封面光潔度差,裝配前清洗不夠閥體與閥桿相對密封面大，密封比壓減小油壓系統(tǒng)故障造成油壓降低填料壓蓋螺母松動座密封面研磨更換閥件解體檢查重裝并作動作試驗更換閥門查并修理油壓系統(tǒng)緊螺母或更換螺母知識點一常見故障及處理序號故障現(xiàn)象故障原因處理方法3爆破片爆炸片存在缺陷爆破片疲勞破壞油放出閥連續(xù)失靈,造成壓力過高運行中超溫超壓，發(fā)生分解反應(yīng)

意安裝前爆破片的檢驗按規(guī)定定期更換查油壓放出閥聯(lián)鎖系統(tǒng)分解反應(yīng)爆破后，應(yīng)做下列各項檢查:接頭箱超聲波探傷;相鄰超高壓配管超聲波探傷;經(jīng)檢查不合格接頭箱及高壓配管應(yīng)更新4反應(yīng)管脹縮卡死裝不當(dāng)使彈簧壓縮量大，調(diào)整墊板厚度不當(dāng)機(jī)架支托滑動面相對運動受阻支撐點固定螺栓與機(jī)架上長孔位置不當(dāng)

新安裝;控制蝶形彈簧壓縮量;選用適當(dāng)厚度的調(diào)整墊板檢查清理滑動面調(diào)整反應(yīng)管位置或修正機(jī)架孔

知識點一常見故障及處理序號故障現(xiàn)象故障原因處理方法5套管泄露①套管進(jìn)出口因為管徑變化引起汽蝕，穿孔套管定心柱處沖刷磨損穿孔②套管進(jìn)出接管不合理③套管材料較差④接口及焊接存在缺陷⑤接管法蘭緊固不均勻

車局部修理改造套管進(jìn)出接管材料選擇合適的套管材料焊口結(jié)規(guī)范修補(bǔ)重新安裝連接接管,更換墊片

知識點二管式反應(yīng)器日常維護(hù)要點維護(hù)要點1、反應(yīng)器的振動通常有兩個來源一是超高壓壓縮機(jī)的往復(fù)運動造成的壓力脈動的傳遞：一是反應(yīng)器末端壓力調(diào)節(jié)閥頻繁運作而引起的壓力脈動。振幅較大時要檢查反應(yīng)器入口、出