任務(wù)2-4流化床反應(yīng)器操作指導(dǎo)

1、v 任務(wù)2-1 固定床反應(yīng)器仿真操作v 任務(wù)2-2 確定氣固相反應(yīng)器類型v 任務(wù)2-3 固定床反應(yīng)器操作指導(dǎo)v 任務(wù)2-4 流化床反應(yīng)器操作指導(dǎo)v 任務(wù)2-5 流化床反應(yīng)器仿真操作固定床反應(yīng)器：固定床反應(yīng)器：床層溫度難以控制，熱效應(yīng)大的反應(yīng)難床層溫度難以控制，熱效應(yīng)大的反應(yīng)難以防止局部過(guò)熱；以防止局部過(guò)熱；固體物料或催化劑的更換或高溫下輸送固體物料或催化劑的更換或高溫下輸送較難。較難。溫度溫度最高溫度最高溫度 使固體顆粒懸浮于流動(dòng)的流體中，并使整個(gè)系使固體顆粒懸浮于流動(dòng)的流體中，并使整個(gè)系統(tǒng)具有類似流體的性質(zhì)。統(tǒng)具有類似流體的性質(zhì)。 催化反應(yīng)、顆粒物料燃燒汽化、干燥、焙燒以催化反應(yīng)、顆粒物料燃

2、燒汽化、干燥、焙燒以及輸送等過(guò)程。及輸送等過(guò)程。 實(shí)際生產(chǎn)中，通常采用的操作氣速在0.150.5m/s。對(duì)熱效應(yīng)不大、反應(yīng)速率慢、催化劑粒度小、篩分寬、床內(nèi)無(wú)內(nèi)部構(gòu)件和要求催化劑帶出量少的情況，宜選用較低氣速。反之，則宜用較高的氣速。駝峰駝峰降速時(shí)降速時(shí)umf utmfuuk0流化數(shù)一般在1.510的范圍內(nèi)，也有高達(dá)幾十甚至幾百的。如制苯酐的流化數(shù)k1040，石油催化裂化k=3001000。產(chǎn)品產(chǎn)品反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度K顆粒直徑目顆粒直徑目 操作空塔速度操作空塔速度(ms-1)丁烯氧化脫氫制丁二烯653-77340-800.8-1.2丙烯氨氧化制丙烯腈74840-800. 6-0. 8萘氧化制苯酐

3、643400. 7-0. 8 (0. 3-0. 4)乙烯制醋酸乙烯47324-480. 25-0. 3石油催化裂化723-78320-800. 6-1. 8砂子爐原油裂解 1.6u散式流態(tài)化（液固系統(tǒng)）：固體顆粒均勻分散在液體中，顆粒散式流態(tài)化（液固系統(tǒng)）：固體顆粒均勻分散在液體中，顆粒間無(wú)顯著的干擾，有一穩(wěn)定的上界面。間無(wú)顯著的干擾，有一穩(wěn)定的上界面。理想流態(tài)化理想流態(tài)化u 聚式流態(tài)化（氣固系統(tǒng)）：極不穩(wěn)定的沸騰床，處于流態(tài)化聚式流態(tài)化（氣固系統(tǒng)）：極不穩(wěn)定的沸騰床，處于流態(tài)化的顆粒群是連續(xù)的，稱連續(xù)相，氣泡是分散的，叫分散相。的顆粒群是連續(xù)的，稱連續(xù)相，氣泡是分散的，叫分散相。在床層的空穴

4、處，氣體涌向空穴，流速增大，并夾帶少量顆在床層的空穴處，氣體涌向空穴，流速增大，并夾帶少量顆粒以氣泡的形式不連續(xù)地通過(guò)床層，在上升時(shí)逐漸長(zhǎng)大、合粒以氣泡的形式不連續(xù)地通過(guò)床層，在上升時(shí)逐漸長(zhǎng)大、合并或破裂，使床層極不穩(wěn)定、極不均勻。并或破裂，使床層極不穩(wěn)定、極不均勻。 兩種流態(tài)化p與u的關(guān)系溝流溝流處理方處理方法：法：預(yù)先預(yù)先干燥物料干燥物料并適當(dāng)加并適當(dāng)加大氣速，大氣速，在床內(nèi)加在床內(nèi)加內(nèi)部構(gòu)件內(nèi)部構(gòu)件及改善分及改善分布板結(jié)構(gòu)布板結(jié)構(gòu)等等 處理方法：處理方法：在床內(nèi)加在床內(nèi)加設(shè)內(nèi)部構(gòu)件，以防止大設(shè)內(nèi)部構(gòu)件，以防止大氣泡的產(chǎn)生，或在可能氣泡的產(chǎn)生，或在可能的情況下減小氣速和床的情況下減小氣速和

5、床層高徑比層高徑比動(dòng)畫動(dòng)畫1-加料口2-氣固分離裝置3-殼體4-換熱器5-內(nèi)部構(gòu)件6-卸料口7-氣體分布裝置 氣體預(yù)分布器氣體預(yù)分布器 氣體分布板氣體分布板氣體分布裝置 包括氣體預(yù)分布器和氣體分布板。其作用是使氣體均勻分布，以形成良好的初始流化條件，同時(shí)支承固體顆粒。 支撐：床層上的固體顆粒不至于漏下 分流：使氣體分布均勻，造成良好的起始 流化條件 導(dǎo)向：抑制氣固惡性聚式流態(tài)化 類型：直孔型、直流型、側(cè)流型、密孔型、填充型、短管式分布板以及多管式氣流分布器等 (1)直孔型分布板泡帽側(cè)縫分布板 泡帽側(cè)孔分布板 (3)側(cè)流型分布板直孔泡帽分布板錐型側(cè)縫分布板錐型側(cè)孔分布板錐型側(cè)縫分布板作用：改善流

6、化操作質(zhì)量 （1）減少氣體返混； （2）使氣泡破碎，增強(qiáng)氣固相間接觸； （3）降低流化床層的高度，減少顆粒的帶出。工業(yè)上氣速較低時(shí)，可選用金屬絲擋網(wǎng)。一般用擋板。缺點(diǎn)：顆粒沿床高產(chǎn)生分級(jí)，床層縱向的溫度梯度增大，顆粒的磨損也增大。作用：回收細(xì)粒作用：回收細(xì)粒形式：設(shè)置分離段形式：設(shè)置分離段 設(shè)置收塵器設(shè)置收塵器 旋風(fēng)分離器、過(guò)濾管旋風(fēng)分離器、過(guò)濾管列管式換熱器：?jiǎn)喂苁胶吞坠苁?管束式換熱器：直列和橫列鼠籠式換熱器 蛇管式換熱器 氣固相反應(yīng)器的選擇氣固相反應(yīng)器的選擇型式型式適合的反應(yīng)適合的反應(yīng)應(yīng)用特點(diǎn)應(yīng)用特點(diǎn)應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例固定床氣固（催化或非催化）相返混小，高轉(zhuǎn)化率時(shí)催化劑用量少，催化劑不易磨

7、損，但傳熱控溫不易，催化劑裝卸麻煩乙苯脫氫制苯乙烯，乙炔法制氯乙烯，合成氨，乙烯法制醋酸乙烯等流化床氣固（催化或非催化）相傳熱好傳熱好，溫度均勻，易控制，催化劑有效系數(shù)大，粒子輸送容易，但磨耗大，床內(nèi)返混大，對(duì)高轉(zhuǎn)化率不利，操作條件限制較大萘氧化制苯酐，石油催化裂化，乙烯氧氯化制二氯乙烷等移動(dòng)床氣固（催化、非催化）相固體返混小，固氣比可變性大，但粒子傳送較易，床內(nèi)溫差大，調(diào)節(jié)困難石油催化裂化，礦物的焙燒或冶煉流化床直徑的計(jì)算流化床直徑的計(jì)算 流化床高度的確定流化床高度的確定式中式中 D反應(yīng)器直徑，m； qv操作條件下的氣體體積流量，m3/s； u0操作空床氣速，m/s。0vuq4Dtvdduq

8、D41流化床層高度(濃相段高度)h12分離段高度h23擴(kuò)大段高度h”24錐底部分高度h3流化床總高度 h=h1+h2+h”2+h3（一）顆粒粒度和組成的控制（二）壓力的測(cè)量與控制（三）溫度的測(cè)量與控制（四）流量控制（五）開停車及防止事故的發(fā)生對(duì)流態(tài)化質(zhì)量和化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率有重要影響。氨氧化制丙烯腈的反應(yīng)器：要求粒徑小于44m的“關(guān)鍵組分”粒子占20%-40%，措施：安裝 “造粉器”。造粉：當(dāng)發(fā)現(xiàn)床層內(nèi)粒徑小于44m的粒子小于12%時(shí)，就啟動(dòng)造粉器。造粉器實(shí)際上就是一個(gè)簡(jiǎn)單的氣流噴槍。它是用壓縮空氣以大于300m/s的流速噴入床層，黏結(jié)的催化劑粒子即被粉碎，從而增加了粒徑小于44m離子的含量。檢測(cè)

9、：在造粉過(guò)程中，要不斷從反應(yīng)器中取出固體顆粒樣品，進(jìn)行粒度和含量的分析，直到細(xì)粉含量達(dá)到要求為止。u 了解流化床各部位是否正常工作較直觀的方法u 對(duì)于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的裝置，常用U型管壓力計(jì)，通常壓力計(jì)的插口需配置過(guò)濾器，以防止粉塵進(jìn)入U(xiǎn)型管。工業(yè)裝置上采用帶吹掃氣的金屬管作測(cè)壓管。測(cè)壓管直徑一般為12-25. 4 mm ，為了確保管線不漏氣，所有絲接的部位最后都是焊接的，同時(shí)也要確保閥門不漏氣。 u 由于流化床呈脈沖式運(yùn)動(dòng)，需要安裝有阻尼的壓力指示儀表，如壓差計(jì)、壓力表等。有經(jīng)驗(yàn)的操作者常常能通過(guò)測(cè)壓儀表的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)或發(fā)現(xiàn)操作故障。 目標(biāo)：床內(nèi)溫度分布均勻，符合工藝要求的溫度范圍，化學(xué)反應(yīng)的最優(yōu)反應(yīng)

10、溫度。 測(cè)量手段：標(biāo)準(zhǔn)的熱敏元件，如適應(yīng)各種范圍溫度測(cè)量的熱電偶。 床層軸向和徑向的分布數(shù)據(jù)死區(qū)反應(yīng)過(guò)于劇烈換熱設(shè)備發(fā)生故障高溫區(qū)可及時(shí)調(diào)整氣體流量來(lái)改變流化狀態(tài)，從而消除 可以通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)物流量或配比加以改變。 加以排除u 保證最優(yōu)流化狀態(tài)下，有較高的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。u 一般原則是氣量達(dá)到最優(yōu)流態(tài)化所需的氣速后，應(yīng)在不超過(guò)工藝要求的最高反應(yīng)溫度或不低于工藝要求的最低反應(yīng)溫度的前提下，盡可能提高氣體流量，以獲得最高的生產(chǎn)能力。u 氣體流量的測(cè)量一般采用孔板流量計(jì)，要求被測(cè)的氣體是清潔的。當(dāng)氣體中含有水、油和固體粉塵時(shí)，通常要先凈化，然后再進(jìn)行測(cè)量。系統(tǒng)內(nèi)部的固體顆粒運(yùn)動(dòng)，通常是被控制的，但一般并不

11、計(jì)量。它的調(diào)節(jié)常常在一個(gè)推理的基礎(chǔ)上，如根據(jù)溫度、壓力、催化劑活性、氣體分析等要求來(lái)調(diào)整。在許多煅燒操作中，常根據(jù)煅燒物料的顏色來(lái)控制固體的給料。粗顆粒：細(xì)顆粒：容易團(tuán)聚，尤其是用未經(jīng)脫油、脫濕的氣體流化時(shí)1先用被間接加熱的空氣加熱反應(yīng)器，以便趕走反應(yīng)器內(nèi)的濕氣，使反應(yīng)器趨于熱穩(wěn)定狀態(tài)。2當(dāng)反應(yīng)器達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)后，用熱空氣將催化劑由貯罐輸送到反應(yīng)器內(nèi)，直至反應(yīng)器內(nèi)的催化劑量足以封住一級(jí)旋風(fēng)分離器料腿時(shí)，才開始向反應(yīng)器內(nèi)送入速度超過(guò)臨界流化速度不太多的熱風(fēng)（熱風(fēng)進(jìn)口溫度應(yīng)大于400），直至催化劑量加到規(guī)定量的1/21/3時(shí)，停止輸送催化劑，適當(dāng)加大流態(tài)化熱風(fēng)。對(duì)于熱風(fēng)的量，應(yīng)隨著床溫的升高予以調(diào)

12、節(jié)，以不大于正常操作氣速為度。粗顆粒：細(xì)顆粒：容易團(tuán)聚，尤其是用未經(jīng)脫油、脫濕的氣體流化時(shí)3當(dāng)床溫達(dá)到可以投料反應(yīng)的溫度時(shí)，開始投料。如果是放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，逐步降低進(jìn)氣溫度，直至切斷熱源，送入常溫氣體。如果有過(guò)剩的熱能，可以提高進(jìn)氣溫度，以便回收高值熱能的余熱，只要工藝許可，應(yīng)盡可能實(shí)行。 4當(dāng)反應(yīng)和換熱系統(tǒng)都調(diào)整到正常的操作狀態(tài)后，再逐步將未加入的1/21/3催化劑送入床內(nèi)，并逐漸把反應(yīng)操作調(diào)整到要求的工藝狀況。1、冷態(tài)開車規(guī)程、冷態(tài)開車規(guī)程4、儀表及報(bào)警一覽表儀表及報(bào)警一覽表位號(hào)說(shuō)明類型正常值量程高限量程低限工程單位高報(bào)低報(bào)高高報(bào)低低報(bào)FC402氫氣進(jìn)料流量PID0.355.00

13、.0Kg/hFC403乙烯進(jìn)料流量PID567.01000.00.0Kg/hFC404丙烯進(jìn)料流量PID400.01000.0 0.0Kg/hPC402R-401壓力PID1.403.00.0MpaPC403R-401壓力PID1.353.00.0MpaLC401R-401液位PID60.0100.00.0%TC401R-401循環(huán)氣溫度PID70.0150.00.0FI401E-401循環(huán)水流量AI36.080.00.0T/hFI405R-401氣相進(jìn)料流量AI120.0250.00.0T/hTI402循環(huán)氣E-401入口溫度AI 70.0150.00.0TI403E-401出口溫度AI65.0150.00.0TI404R-401入口溫度AI75.0150.00.0TI405/1E-401入口水溫度AI60.0150.00.0TI405/2E-401出口水溫度AI70.0150.00.0TI406E-401出口水溫度AI70.0150.00.0人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，明辨是非的能力。明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說(shuō)古人說(shuō)“書中自有黃金屋。書中自有黃金屋?！蓖ㄟ^(guò)閱讀科技書籍