固定床反應器的案例
列管式固定床反應器的換熱結構都有哪些？其應用又有哪些？
催化劑裝填于殼程，形成反應空間，換熱介質在反應器內管和套管形成的間隙中流動，形成換熱空間，該方案可有效提升催化劑裝填率。換熱結構一端固定，另一端可以自由伸縮，避免了固定管板結構存在的溫差應力問題。但該反應器結構制造較為復雜，管束發生泄漏后檢修較為困難，一般應用于放熱強度較小的反應工況。
03
自冷式反應器
對于放熱強度小的反應工況，可通過反應器結構上的改進實現反應放熱的回收利用。
一種自冷式列管反應器結構見圖6。
該反應器列管內部作為反應介質進料加熱通道，在管外裝填催化劑形成反應空間，反應介質通過進料分配器進入管內，與管外反應空間進行換熱，到達管束頂部后折流返回進入管外催化劑床層進行反應。對于放熱反應體系，該結構同時實現了對進料進行加熱和對反應進行取熱2個過程。
自冷式反應器的主要特點是在反應器內部實現了進料加熱器的部分功能，但其內部反應流場模型和換熱模型匹配設計難度較大，對進料分配和催化劑裝填的均勻性要求較高，直接影響整個反應器截面的溫差控制效果。
以上介紹的3種列管式固定床反應器均是在滿足反應換熱的前提下，針對提高反應器空間有效利用率的需求，對換熱結構進行的優化設計探索，也在項目實踐中得到了應用和驗證。這幾種反應器結構的共同點是反應側介質均為軸向流動，催化劑床層高度決定了反應器反應側的操作壓降。對于設計有循環流程的反應系統，反應器操作壓降直接影響循環系統的能耗，因此軸向流反應器的床層高度設計也受到壓降因素的限制。
展開 27種反應器的結構及原理，你想了解的都在這里
其中以立式容器中心攪拌反應器是最典型的一種。
性能特點：
釜式反應器具有適用的溫度和壓力范圍寬、適應性強、操作彈性大、連續操作時溫度濃度容易控制、產品質量均一等特點。但用在較高轉化率工藝要求時，需要較大容積。通常在操作條件比較緩和的情況下操作，如常壓、溫度較低且低于物料沸點時，應用此類反應器最為普遍。
4、多級串聯反應釜
三、固定床反應器
又稱填充床反應器，裝填有固體催化劑或固體反應物用以實現多相反應過程的一種反應器。固體物通常呈顆粒狀，粒徑2～15mm左右，堆積成一定高度（或厚度）的床層。床層靜止不動，流體通過床層進行反應。它與流化床反應器及移動床反應器的區別在于固體顆粒處于靜止狀態。
固定床反應器主要用于實現氣固相催化反應，如氨合成塔、二氧化硫接觸氧化器、烴類蒸汽轉化爐等。用于氣固相或液固相非催化反應時，床層則填裝固體反應物。涓流床反應器也可歸屬于固定床反應器，氣、液相并流向下通過床層，呈氣液固相接觸。
1、軸向絕熱式固定床反應器
流體沿軸向自上而下流經床層，床層同外界無熱交換。
2、絕熱式固定床反應器
下圖是絕熱式固定床反應器的示意圖。它的結構簡單，催化劑均勻堆置于床內，床內沒有換熱裝置，預熱到一定溫度的反應物料流過床層進行反應就可以了。
? 徑向絕熱式固定床反應器
流體沿徑向流過床層，可采用離心流動或向心流動，床層同外界無熱交換。徑向反應器與軸向反應器相比，流體流動的距離較短,流道截面積較大,流體的壓力降較小。但徑向反應器的結構較軸向反應器復雜。
展開 反應器的基礎知識
（4）噴淋塔反應器 噴淋塔反應器結構較為簡單，液體經噴淋后，以細小液滴的形式分散于氣體中，氣體為連續相，液體為分散相，具有接觸面積大和氣體壓降小等優點。適用于瞬間、界面和快速反應過程，特別適用于有污泥、沉淀和生成固體產物的反應體系。但噴淋塔反應器持液量小，傳質系數小，氣液兩相返混嚴重。
床式反應器
床式反應器主要適用于固相物料或固體催化劑參與的化學反應。常見的床式反應器可以分為以下幾種∶
（1）固定床反應器 固定床反應器又稱填充床反應器，反應器內部裝填有固體催化劑或固體反應物用于實現多相反應過程。固體物通常呈顆粒狀，堆積成一定高度或厚度的床層，床層靜止不動，流體通過床層發生反應。
固定床反應器有以下幾種基本形式
① 軸向絕熱式固定床反應器。流體沿軸向自上而下流經床層，床層同外界無熱交換。
②徑向絕熱式固定床反應器。流體沿徑向流過床層，可采用離心流動或向心流動的方式，床層同外界無熱交換。
徑向反應器與軸向反應器相比，流體流動的距離較短，截面積大，流體的壓降較小。但徑向反應器的結構較為復雜。以上兩種形式都屬絕熱反應器，適用于反應熱效應不大，或反應系統能承受絕熱條件下由反應熱效應引起的溫度變化的反應過程。
③ 列管式固定床反應器。由多根反應管并聯構成。管內或管間布置催化劑，冷熱載體流經管間或管內進行加熱或冷卻。列管式固定床反應器適用于反應熱效應相對較大的反應。
展開 中石化PPT│化工反應過程之固定床反應器詳細解讀
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來 源 | 中石化
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流化床反應器內部結構、特點和應用全都告訴你
流化床反應器分類
按固體顆粒是否在系統內循環分
（1）單器流化床，或稱作非循環操作的流化床
（2）雙器流化床，或稱作循環操作的流化床
按床層的外型分
（1）圓筒形流化床反應器
（2）圓錐形流化床反應器
按床層中是否置有內部構件分
（1）自由床流化床反應器
（2）限制床流化床反應器
按反應器內層數的多少分
（1）單層流化床反應器
（2）多層流化床反應器
流化床反應器特點
與固定床反應器相比，流化床反應器的優點是：
（1）可以實現固體物料的連續輸入和輸出；
（2）流體和顆粒的運動使床層具有良好的傳熱性能，床層內部溫度均勻，而且易于控制，特別適用于強放熱反應；
（3）便于進行催化劑的連續再生和循環操作，適于催化劑失活速率高的過程的進行，石油餾分催化流化床裂化的迅速發展就是這一方面的典型例子。
展開 醋酸乙烯有幾種主流生產工藝？它們分別有什么特點？
這兩種工藝技術與傳統的固定床氣相乙烯法相比，對裝置的核心部分反應器和催化劑有較多改進，提高了裝置操作的經濟性和安全性。
針對固定床反應器內催化劑床層分布不均勻、乙烯單程轉化率低等問題，Celanese公司開發出了新型固定床的Vantage工藝。該工藝采用的反應器仍為固定床，但對催化劑體系進行了重要改進，且增加尾氣中乙烯回收裝置，克服了傳統固定床工藝的缺點，產物醋酸乙烯的收率明顯高于同類裝置。該工藝催化劑采用鉑作為主要活性組分，硅膠作為催化劑載體，檸檬酸鈉作為還原劑，并且添加其他輔助金屬如：鐠、釹等鑭系稀土元素，催化劑的選擇性、活性和空時收率與傳統催化劑相比均有所提高。
BP Amoco公司研發出流化床乙烯氣相法工藝，又稱Leap Process工藝，在英國Hull建成年產250kt的流化床裝置。采用該工藝生產醋酸乙烯生產成本可以降低30%，并且催化劑的空時收率［1858~2744g/(L·h-1)］遠高于固定床工藝(700~1200g/(L·h-1)］。
LeapProcess工藝首次采用了流化床反應器，與固定床反應器相比主要有以下優點：
1) 在流化床反應器中，催化劑被連續且均勻的混合，從而有助于促進劑的均勻擴散，保證反應器內促進劑濃度均一。
2) 流化床反應器能夠在操作狀態下，用新鮮催化劑連續置換失活的催化劑。
3) 流化床反應溫度恒定，從而最大限度降低了由于局部過熱而造成的催化劑失活，從而延長了催化劑的使用壽命。
4) 流化床反應器采用的撤熱方式，使反應器結構簡化，體積減小。換言之，大型化裝置可采用單臺反應器設計，顯著提高裝置的規模效益。
展開 行業應用方案 | 油氣行業技術發展趨勢
Ansys可以幫助石化企業分析流體、結構、電磁等物理領域的問題，流體方面側重于多相流、混合、傳熱、燃燒、化學反應、沖蝕/腐蝕等；結構方面側重于線彈性分析、彈塑性分析、非線性分析、疲勞分析、爆炸分析、強度/應力分析、振動分析；電磁側重于電機的設計、感應爐等。Ansys強大的功能，能夠幫助石油石化企業解決流體-熱-結構多物理場耦合的問題。
Ansys油氣行業解決方案
一、多相流反應器
多相流反應器是油氣行業的核心設備。
流化床反應器
固定床反應器
鼓泡塔反應器
板式精餾塔
填料精餾塔
水力分離器
旋風分離器
攪拌釜反應器
三相分離器
氣化爐
二、環保設備
環保主要涉及廢水、廢氣、廢渣的處理。
沉降池
煙氣脫硫噴淋塔
曝氣池
垃圾焚燒爐
三、石化裝備以及儲運設備
石化裝備和儲運設備經常需要承受的惡劣的環境。
展開 PDH、MTO、原油直接制乙烯誰更牛？
該工藝由 3 臺固定床反應器組成（2臺運行、1臺備用），每臺反應器有6個催化劑床層，但實質上其反應器有兩種形式可供選擇，即固定床反應器（只生產丙烯）和流化床反應器（可聯產乙烯/丙烯）。
通常生產過程中，Lurgi MTP工藝的目的產品是丙烯，首先甲醇脫水轉化為二甲醚，然后二甲醚、甲醇和水進入第一臺 MTP 反應器，反應在 400～450℃、0.13～0.16MPa下進行，甲醇和二甲醚的轉化率為98.99% 以上，丙烯為主要產品，也副產部分乙烯、LPG和汽油產品；同時，設置第 2 臺和第 3 臺 MTP 反應器，以獲得更高的丙烯收率（達到 71%）。
2010年12月，采用魯奇MTP技術的神華寧煤 50萬噸/年煤基聚丙烯項目打通全流程，并于2011 年4月產出合格聚丙烯產品，首次實現MTP技術在我國推廣應用。2011 年 9 月，采用魯奇 MTP 技術的我國大唐多倫46萬噸/年煤基甲醇制丙烯項目建成投產，2012 年 3 月首批優級聚丙烯產品成功下線。
2014 年 8 月，采用魯奇 MTP 技術的神華寧煤 50 萬噸/年 MTP 二期項目打通全流程。神華寧煤在全球享有魯奇 MTP 技術 15% 的專利許可權益， 通過技術自主創新實現了 MTP 催化劑的國產化開發與工業應用，現已開發出 MTP 工藝第二代低成本高性能多級孔道ZSM-5分子篩催化劑。
幾種典型工藝主要技術指標對比分析
總體歸納分析，幾種典型甲醇制烯烴工藝主要 技術指標對比見表1。
從表 1 可以看出，除了 Lurgi 公司 MTP 工藝采用固定床反應器、ZSM-5 分子篩催化劑外，其他幾種技術均采用流化床反應器、SAPO-34催化劑。
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Ansys油氣行業解決方案
一
多相流反應器
多相流反應器是油氣行業的核心設備。
流化床反應器
固定床反應器
鼓泡塔反應器
板式精餾塔
填料精餾塔
水力分離器
旋風分離器
攪拌釜反應器
三相分離器
氣化爐
二
環保設備
環保主要涉及廢水、廢氣、廢渣的處理。
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一
多相流反應器
多相流反應器是油氣行業的核心設備。
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二
環保設備
環保主要涉及廢水、廢氣、廢渣的處理。
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該工藝由 3 臺固定床反應器組成（2臺運行、1臺備用），每臺反應器有6個催化劑床層，但實質上其反應器有兩種形式可供選擇，即固定床反應器（只生產丙烯）和流化床反應器（可聯產乙烯/丙烯）。
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2010年12月，采用魯奇MTP技術的神華寧煤 50萬噸/年煤基聚丙烯項目打通全流程，并于2011 年4月產出合格聚丙烯產品，首次實現MTP技術在我國推廣應用。2011 年 9 月，采用魯奇 MTP 技術的我國大唐多倫46萬噸/年煤基甲醇制丙烯項目建成投產，2012 年 3 月首批優級聚丙烯產品成功下線。
2014 年 8 月，采用魯奇 MTP 技術的神華寧煤 50 萬噸/年 MTP 二期項目打通全流程。神華寧煤在全球享有魯奇 MTP 技術 15% 的專利許可權益， 通過技術自主創新實現了 MTP 催化劑的國產化開發與工業應用，現已開發出 MTP 工藝第二代低成本高性能多級孔道ZSM-5分子篩催化劑。
幾種典型工藝主要技術指標對比分析
總體歸納分析，幾種典型甲醇制烯烴工藝主要 技術指標對比見表1。
從表 1 可以看出，除了 Lurgi 公司 MTP 工藝采用固定床反應器、ZSM-5 分子篩催化劑外，其他幾種技術均采用流化床反應器、SAPO-34催化劑。
展開 
加氫催化劑、加氫反應器知識分享
加氫反應器的基本原理及結構
加氫反應器操作于高溫高壓臨氫環境下，并且進入反應器的物料往往都含有硫和氮等雜質，和氫反應生成具有腐蝕性的硫化氫和氨。另外，加氫反應是放熱反應，會使床層溫度升高，但又不能出現局部過熱現象。
加氫反應器的分類
依據催化加氫過程進料原料油性質的不同，相應地所采用的工藝流程和催化劑是不相同的，其反應的形式也有各異，一般有三種類型：固定床反應器、移動床反應器和流化床反應器。
根據反應器使用狀態下，高溫介質是否與器壁接觸，可以分為冷壁結構及熱壁結構。
冷壁式反應器
冷壁式反應器是在設備內壁設置非金屬隔熱層，有些還在隔熱層內襯不銹鋼套，使反應器的設計壁溫降至300℃以下，因而就可以選用15CrMoR或碳鋼，內壁也不用堆焊不銹鋼，從而大大降低了制造難度。
但由于冷壁式反應器的隔熱層占據內殼空間，減少了反應器容積的利用率，浪費了材料，而且冷壁式反應器內的非金屬隔熱層在介質的沖刷下，或在溫度的變化中易損壞，操作一段時間后可能就需要修理或更換，且施工和修理費用較高。如果操作時襯里脫落，襯里脫落處附近的反應器壁會超過設計溫度，從外觀看，該處油漆會變色。因此反應器的不安全隱患大大增加，嚴重時甚至造成裝置的被迫停車。
熱壁式反應器
熱壁式反應器的器壁直接與介質接觸，器壁溫度與操作溫度基本一致，所以被稱為熱壁式反應器。雖然熱壁反應器的制造難度較大，一次性投資較高，但它可以保證長周期安全運行，目前已在國際上普遍采用。
展開 催化裂解技術在烯烴產業中的應用
DCC 裝置的反應系統有提升管加流化床(DCC-Ⅰ型，最大量丙烯操作模式)或提升管(DCC-Ⅱ，最大量異構烯烴操作模式)兩種型式，可以加工多種重質原料，并特別適宜加工石蠟基原料。所采用的催化劑孔道結構較小，較大的重油分子不易進入分子篩內部進行擇形裂解而聚集在分子篩表面造成產品分布不良和結焦縮合，從而堵塞催化劑孔道。
CPP技術：catalytic pyrolysisprocess CPP 技術是在DCC 技術的基礎上發展起來的。該工藝以重油為原料，采用專門研制的改性擇形沸石催化劑(CEP)，應用組合的流化床催化裂化技術，在反應系統中通過催化裂化、高溫熱裂解等綜合反應途徑，實現最大量生產乙烯和丙烯的目的。
HCC技術：heavy-oil contact crackingprocess 重油高溫接觸裂解。
MTO技術：煤制烯烴技術包括煤氣化、合成氣凈化、甲醇合成和甲醇制烯烴4項核心技術。DMTO其反應溫度475～505℃，反應壓力0.12MPa。與DMTO 相比，DMTO-II 工藝裝置上增加一個C4+轉化單元和一個C4+分離單元。整個系統工藝特點為：醇的轉化與C4+產物在不同的反應區間進行反應，并將兩個反應區間進行藕合，從而實現熱量的合理利用；兩個反應采用同樣的催化劑，均使用流化反應方式，從而可以共用再生器，簡化系統結構；在保證甲醇轉化的同時，可顯著提高低碳烯烴的選擇性，使生產成本降低，每噸烯烴的甲醇消耗可以降低10%以上。
MTP技術：Lurgi MTP技術采用的催化劑是德國南方化學公司提供的改性ZSM-5 分子篩，反應器為固定床反應器，可以最大限度減少返混，但催化劑無法連續再生，需要使用3臺固定床并聯操作，兩臺反應，一臺再生，切換操作。反應溫度為380～480 ℃，壓力0.13～0.16 MPa。該工藝的甲醇轉化率達到99%以上，丙烯碳基收率達到65%。
展開 值得收藏！中石化的32種石油煉制技術！
生產工藝：
該技術的工藝流程主要包括反應和分餾兩部分。原料和氫氣受熱后進入固定床反應器，發生加氫脫硫（HDS）、加氫脫氮（HDN）、芳烴飽和（HDA）等反應。反應產物經氣/液分離系統，分出氣體產物后，液體產物再經分餾，得到不同產品。
渣油固定床加氫處理技術
目標產品：雜質含量顯著降低的加氫渣油，可作催化裂化（FCC）原料
技術特點：
1、原料是含硫或高硫原油的減壓渣油（VR）或常壓渣油（AR）。
2、采用專有的復合催化劑體系及級配技術裝填，裝置運行周期可達2年。
3、原料油適應性廣，可加工金屬（Ni+V）含量小于150 wppm，殘炭（CCR）含量小于20 wt%的各種含硫原油和高硫原油的減壓渣油或常壓渣油，所得加氫渣油可作FCC裝置進料，從而實現與FCC裝置的組合。
4、所得柴油硫含量低，凝固點低，十六烷值高。
生產工藝：
工藝流程主要包括反應和分餾兩部分。原料油與氫混合物受熱后，依次進入串連的多個固定床加氫反應器，后置反應器的溫度用加入的冷氫控制。反應產物經氣/液分離系統分出氣體產物后，液體產物再經分餾得到不同產品，如石腦油、柴油和FCC原料（分餾塔底油）。反應器系列可以是2-3個，這要根據裝置的能力確定。每個反應器系列可設置2-5臺反應器。各個反應器系列可獨立運行。進料泵、氣/液分離和分餾系統為各系列共用設施。
石蠟及微晶蠟加氫處理技術
技術特點：
1、以石蠟及微晶蠟為原料，經加氫處理脫除硫、氮及稠環芳烴等雜質后，所得產品蠟的顏色、氣味、安定性、紫外吸收度均有顯著改善，可滿足食品蠟、食品包裝蠟或高品質地蠟等的規格要求。
2、使用加氫活性高、酸性低的專用催化劑。采用兩個反應器串聯操作，反應器之間設換熱器及短路副線。
展開 專家講堂│煉油結構轉型下沸騰床加氫技術
沸-固復合床渣油加氫技術
當前煉油廠加工原油的重質化、劣質化程度加劇，煉油企業正處于轉型發展的關鍵時期，傳統固定床加氫等技術面臨諸多挑戰和壓力，依托STRONG沸騰床加氫技術，中國石化大連石油化工研究院開發了沸-固復合床劣質渣油加氫技術。該技術由STRONG沸騰床加氫技術與S-RHT固定床渣油加氫技術聯合而成，配套催化劑及其級配體系，形成渣油加氫的迭代技術。該技術具有原料適應性強、運轉周期長及加氫重油氫含量高等優點，與傳統渣油加氫技術相比，在相同原料性質下，復合床裝置運轉周期可延長50%~100%，同時加氫重油氫含量得到較大幅度提升。
01
沸-固復合床工藝流程
在復合床技術中，沸騰床作為固定床渣油加氫裝置的保護反應器，解決了反應器壓降和熱點的問題，降低了瀝青質等大分子的擴散阻力，提高了劣質原料加工能力；強化了重金屬脫除和瀝青質轉化，大幅降低后續固定床反應器脫金屬和瀝青質轉化負荷；沸騰床反應器可實現催化劑在線加排，提升運行周期。沸騰床加氫生成油進入后續固定床單元，通過優化固定床催化劑級配體系，實現加氫生成油的高效提質，大幅提升加氫重油氫含量。沸-固復合床工藝流程見圖7。
02
復合床中試運行結果
以石化企業典型渣油為原料，在實驗室復合床中試裝置上開展相關加氫過程研究。中試試驗裝置由沸騰床和固定床熱聯合組成，第一反應器為沸騰床反應器，裝填脫金屬催化劑，第二和第三反應器為固定床反應器，按特定級配裝填固定床脫金屬催化劑、脫硫催化劑、脫氮催化劑和降殘炭催化劑。
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