【正文】 02ftuLfd??? ???tdf?Ou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。 對于固定床：流體在固定床中的流動長度 ， LfL L?/氣體在空隙中的流速， /Ouu??床層當量直徑， Se dd ?????? ?? ??132整理后得： ? ?2031fmSu Lfd? ???? ? ? ? （ 232） 其中： 150 5mMf R?? （ 233） 0 11( ) ( )11Sf SMffdu dGR ?? ? ? ??? ??式中 －修正的雷諾數(shù) ， MR 式（ 232） 中包括兩項。第一項代表磨擦阻力損失，第二項則代表局部阻力損失。 10MR ＜1000MR ＞當 時為層流，計算壓降時可省去第二項； 當 時為充分湍流，計算壓降時可省去第一項。 三、固定床反應器中的傳質(zhì)與傳熱 ? （一）固定床中的傳質(zhì) ? 1. 內(nèi)擴散過程 ? （ 1）氣體在催化劑孔道內(nèi)的擴散系數(shù) ? ①分子擴散；②克努森擴散；③過渡區(qū)擴散 ? （ 2）內(nèi)擴散過程的傳質(zhì)速度 ? （ 3） 催化劑的有效系數(shù) ? 2. 外擴散過程 四、固定床反應器的設計計算 ? （一）催化劑用量的計算 ? 1. 空間速度： ? 2. 停留時間 ? 3. 空時收率 ? 4. 催化劑負荷 ? 5. 床層線速度與空床速度 （二）反應器床層高度及直徑的計算 ? ① 根據(jù)經(jīng)驗選取氣體空床速度 ? ② 床層的截面積為 ? ③ 校床層阻力降 ? ④ 確定床層的結構尺寸 （三）催化劑床層傳熱面積的計算 ? ? 式中 Ｑ－經(jīng)熱量衡算確定的傳熱速度， J/s； －進出口兩端溫度差的對數(shù)平均值， k； Ｋ－傳熱系數(shù)， J/m2?s?k ，從有關手冊中查取或用公式計算。 mtKQA??mt?第五節(jié) 固定床反應器的操作指導 加氫裂化反應器 ? 一、溫度調(diào)節(jié) 1. 控制反應器入口溫度 2. 控制反應床層間的冷激氫量 3. 原料組成的變化對反應溫度的影響 4. 反應初期與末期的溫度變化 5. 反應溫度的限制 一、溫度調(diào)節(jié) 提高反應溫度可使裂化反應速率加快，原料的裂化程度加深，生成油中低沸點組分含量增加，氣體產(chǎn)率增高。但反應溫度的提高，使催化劑表面積炭結焦速率加快，影響了催化劑的使用壽命和正常生產(chǎn)。 1. 控制反應器人口溫度 嚴格控制反應器入口物料的溫度，這是整個反應裝置的重要工藝指標。若有兩股以上進料，可通過調(diào)節(jié)兩股物料的比例使反應器入口處的溫度保持恒定。 通常加氫裂化反應器可以通過加大循環(huán)氫量或減少新鮮進氫量的方式來調(diào)節(jié)反應器的入口溫度。 2. 控制反應床層間的冷激氫量 加氫裂化屬強放熱反應。若熱量不及時移走 →下一段床層溫度 ↑ →反應速度 ↑→放熱量 ↑ →促使反應物溫度 ↑ ↑ → → 造成床層溫度失控（即“飛溫”現(xiàn)象），引起嚴重的操作事故。 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. 原料組成的變化對反應溫度的影響 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，則床層溫度會出現(xiàn) ↑ ↓。 4. 反應初期與末期的溫度變化 生產(chǎn)初期，催化劑的活性較高，反應溫度可以稍低些； 生產(chǎn)末期，催化劑活性降低，為保證反應速率和生產(chǎn)能力的相對穩(wěn)定，可以在允許操作范圍內(nèi)適當提高反應溫度。 5. 反應溫度的限制 床層任一溫度超過正常溫度 15℃ 時，停止進料； 超過正常溫度 28℃ 時，需采用緊急措施，啟動高壓放空系統(tǒng)； 體系壓力降低，可降低反應物濃度（反應速度），以防反應失控。 加氫裂化 反應器 二、壓力的調(diào)節(jié) ? 1. 氫氣壓縮機的壓力調(diào)節(jié) ? 2. 反應溫度的影響 ? 3. 原料變化的影響 二、壓力的調(diào)節(jié) 加氫催化裂化屬高壓反應，反應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，所需的反應壓力高。 1. 氫氣壓縮機（新鮮和循環(huán)）的壓力調(diào)節(jié) 新鮮氫壓縮機用來補充系統(tǒng)反應消耗掉的氫，循環(huán)壓縮機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，可通過壓縮機每級的返回量來調(diào)節(jié)，必要時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充量。 2. 反應溫度的影響 3. 原料變化的影響 反應溫度升高可導致加氫裂化反應程度的加大，耗氫量增加，壓力下降。因而反應過程中須嚴格控制反應溫度，盡量避免出現(xiàn)溫度波動。 原料改變，耗氫量也變，則裝置壓力降低，循環(huán)氫壓縮機入口流量下降，此時需補充新鮮氫氣。如果原料帶水，系統(tǒng)壓力會上升，系統(tǒng)壓差增大。 三、氫油比的控制 循環(huán)氣量增大既可維持系統(tǒng)氫分壓，也有利于加氫反應進行。 過剩的氫氣可保護催化劑表面，防止油料在催化劑表面縮合結焦。 氫油比增加，可及時地將反應熱移走，從而使反應器內(nèi)溫度更易控制。 氫油比過高會造成系統(tǒng)壓力降增大，油品和催化劑接觸的時間縮短，導致 反應程度下降，循環(huán)壓縮機負荷增大，動力消耗增加。 選擇適當?shù)臍溆捅炔⒃诜磻^程中保持恒定是非常重要的。 氫油比或反應物循環(huán)量大小直接影響到氫分壓和油品的停留時間，進而影響油品的汽化率。 四、空速操作原則 在操作過程中，應“先提空速后提溫”，而降空速降溫時則“先降溫后降空速”。否則會造成加氫裂化反應的加劇，氫純度下降，引起催化劑表面的積炭。 在不正常情況下，應避免空速大幅度下降，從而引起反應溫度極度升高。 五、催化劑器內(nèi)再生操作 器內(nèi)再生是催化加氫裂化催化劑常用的再生手段，可避免催化劑的裝卸，縮短了再生時間，是一種廣泛使用的再生方法。具體步驟： 1. 再生前預處理 首先降溫。遵循“先降溫后降量”的原則，按工藝要求的降溫速率進行。當降到規(guī)定溫度后，可停止進料，用惰性氣體（工業(yè)氮氣）對系統(tǒng)進行吹掃，將系統(tǒng)內(nèi)的烴類和氫氣吹掃干凈。當反應器出口處烴類和氫氣含量＜ l％即可。 2. 再生操作 催化劑表面的結炭可用氧氣燃燒來消除。需配一定量的氮氣以控制氧濃度和燒炭速率，避免在燃燒過程中燒毀催化劑。 催化劑再生過程中，應注意控制一定的升溫速率（床層最高溫度與反應器入口溫度之差＜ 70℃ ）。同時床層最高溫度＜ 500℃ ，否則會損壞催化劑。 3. 再生結束 隨著催化劑積炭的減少，此時可提高氧濃度。當床層無明顯溫升時，逐步增加空氣量（氧含量可達 10％），維持 4h，無明顯溫升時認為再生過程結束。 在降溫過程中，注意觀察床層內(nèi)各點溫度，如有燃燒跡象需立即減少空氣量或停送空氣，并增加蒸汽量以控制燃燒。通常降溫速率以 25~30℃ ／ h為宜。 技能訓練 固定床反應器的仿真操作 ? 訓練目標 ：熟練掌握流化床反應器的開車、停車操作，能夠?qū)Σ僮鬟^程中的異常事故進行處理。 ? 訓練準備： ? 一、 生產(chǎn)原理 ? 1. 反應溫度 ? 2. 炔烴濃度 ? 3. 氫烴比 ? 4. 一氧化碳 ? 二 . 工藝流程簡介 訓練步驟（要領） ? 冷態(tài)開車 ? 正常運行 ? 正常停車操作 ? 事故處理 固定床單元仿真現(xiàn)場圖 固定床單元仿真 DCS圖 事故處理 事故名稱 主要現(xiàn)象 處理方法 氫氣進料閥卡住 氫氣量無法自動調(diào)節(jié) 1．降低 EH429冷卻水量； 2．用旁通閥 KXVl404手動調(diào)節(jié)氫氣量 預熱器 EH424閥卡住 換熱器出口溫度超高 1．增加 EH429冷卻水量； 2．減少配氫量 閃蒸罐壓力調(diào)節(jié)閥卡住 閃蒸罐溫度、壓力超高 1．增加 SH429冷卻水量； 2．用旁通閥 KXVl434手動調(diào)節(jié) 反應器漏氣 反應器壓力迅速降低 停工 EH429冷卻水進口閥卡住 閃蒸罐壓力、溫度超高 停工 反應器超溫 反應器溫度超高，會引發(fā)乙烯聚合的副反應 增加 EH429冷卻水量 緊急停車 1．與停車操作規(guī)程相同。 2．也可按緊急停車按鈕（在現(xiàn)場操作圖上）。 思考與分析 ? 1．什么叫催化劑床層飛溫 ?引起飛溫的原因有哪些 ?飛溫有什么危害 ?一旦發(fā)生飛溫現(xiàn)象，如何操作與調(diào)整 ? ? 2．為什么要嚴格控制進料氣中的氫氣含量 ?如何控制 ? ? 3．固定床的壓力對反應有什么影響 ?為什么碳二加氫系統(tǒng)的操作壓力必須保持在規(guī)定值 ? ? 4．床層溫度對反應有什么影響 ?如何實現(xiàn)溫度的調(diào)度 ? ? 5．為什么本單元要設置聯(lián)鎖 ?在什么情況下聯(lián)鎖動作 ? ? 6．什么叫催化劑中毒 ?一旦發(fā)生催化劑中毒，應如何操作 ? ? 7．本固定床反應器屬于什么類型的反應器 ?其特點如何 ? ? 8．冷態(tài)開車前為何要充氮氣 ? ? 9．什么情況下實施緊急停車 ? 本章小結 氣固相 固定床反 應 技術 催化劑 催化性能 生產(chǎn)原理 催化劑組成 制備方法 操作訓練 絕熱式 固定床 固定床反應器 換熱式固定床 徑向固定床 活性 、 選擇性 、 穩(wěn)定性 、壽命 、 強度等 固定床反應器操作指導 固定床反應器操作訓練 活性組分 、 助催化劑 、載體 催化過程及控制步驟 催化反應動力學 雙曲線型反應速率式 表面反應控制 吸附控制 脫附控制 流體特性及壓降 裝填特性 床層傳質(zhì)與傳熱 固定床設計計算 浸漬法 、 沉淀法 、 混合法及活化方法 床層內(nèi)外擴散過程 床層傳熱 顆粒直徑與形狀 、 床層空隙率 、 當量直徑 、 流動特性 、床層壓降 催化劑用量 床層高度與直徑 換熱面積 表面吸附 等溫吸附方程