固定床单元
1.1工艺流程简介
1.1.1工作原理
反应器是化工生产中的关键设备，是人们通过一定的手段抑制副反应、提高转化率和生产能力的化学反应设备。在反应器内不仅有化学变化过程，还有传质和传热过程。按反应物系聚集状态可分为均相和非均相反应器；按换热方式可分为绝热式（单段、多段）、对外换热式和自然式；以反应器结构形式又可分为釜式、管式、塔式、固定床和流化床等反应器。 其中固定床反应器（又称填充床反应器），是指流体通过静态固体颗粒形成的床层而进行化学反应的设备，固体颗粒堆积成一定高度（厚度）的床层，床层静止不动，流体通过床层进行反应，主要用于实现气固相催化反应。分气-固相催化反应器和流-固相非催化反应器两种，其中使气态的反应物料，通过由固体催化剂构成的催化床层而发生化学反应的气-固相催化反应器，在化工生产中应用最为普遍。固定床反应器的一般操作方法有：原料比控制、空速控制、温度控制、压力控制。 气-固相催化反应器的主要优点是：（1）固定床内流体流动与理想置换流动接近，且床内的催化剂不易被磨损，使用寿命长；（2）温度分布可适当控制，易于达到较高的转化率和选择性；（3）同理想混合
反应器相比，其反应速率较快，获得相同生产能力所需的催化剂用量少和反应器体积较小；（4）结构简单。主要缺点有：（1）由于催化剂一般是热的不良导体，其传热性能差，反应放热量很大时易出现飞温；（2）流体流速不能太大；（3）催化剂的再生和更换不便。
本单元选用的是一种对外换热式气-固相催化反应器，热载体是丁烷。该固定床反应器取材于乙烯装置中催化加氢脱除乙炔（C2加氢）工段。在乙烯装置中，液态烃热裂解得到的裂解气中乙炔约含1000～5000mg/kg。为了获得聚合级的乙烯、丙烯，需将乙炔脱除至要求指标。催化加氢脱乙炔是最主要的一种方法。 乙炔是通过等温加氢反应器除掉的，反应温度由壳侧中的制冷剂控制。
主反应C2H2+H2→C2H4△H=-174.3kg/mol（1）
副反应C2H2+2H2→C2H6△H=-311.0kg/mol（2）
mC2H4+nC2H2→低聚物（绿油）（3）(绿油即液态光致阻焊剂，是一种丙烯酸低聚物。作为一种保护层，涂覆在印制电路板不需焊接的线路和基材上，或用作阻焊剂。目的是长期保护所形成的线路图形)
高温时，还可能发生裂解反应
C2H2 2C+H2△H=-227.840kg/mol（4）从生产的要求考虑，最好只发生式（1）反应，这样在脱除原料中的乙炔的
同时，又增产了乙烯。因此乙炔加氢要求催化剂对乙炔加氢的选择性要好。影响
催化剂反应性能的主要因素有反应温度、炔烃浓度、氢炔比、空速等。
1.2工艺说明
本流程为催化加氢脱乙炔的工艺。乙炔是通过等温加氢反应器除掉的，反应
器温度由壳侧中冷却介质控制。冷却介质选用液态丁烷，丁烷蒸发带走反应器中
的热量。
反应原料分为两股，一股为约-15℃的C2H2混合原料，进料量由流量控制表FIC101控制；另一股为H2与CH4的混合气，温度约10℃，进料量由流量控制表FIC102控制。FIC101与FIC102为比值控制，两股原料以一定比例在管线中 混合，之后经原料气/反应气换热器（EH423）预热，再经过原料预热器（EH424）
预热至38℃，进入反应器（ER424A）进行反应。预热温度是由温度控制表TIC101
通过调节预热器EH424蒸汽的量进行调节的。
在44℃、2.52MPa的条件下，原料在反应器ER424A中反应生成C2H4。温度过高时会发生副反应，C2H4聚合生成C4H8。反应器中的热量由反应器壳侧循环的加压丁烷冷剂蒸发带走。丁烷蒸汽在冷凝器EH429中被冷凝，而闪蒸罐EV429的压力由压力控制器PIC201通过调节丁烷蒸汽冷凝回流量来控制，以维持丁烷制冷剂的温度。
1.3本单元复杂控制及联锁说明
1.3.1比值调节
比值调节：指保持两种或两种以上物料量为一定值的调节。采用比值调节，首先是要明确哪一种物料是主物料，而另一种物料则按主物料来配比。本单元中，FIC101（以C2为主的烃原料）为主物料，而FIC102（H2）的量是随主物料的量的变化而变的。FF1427是一个比值调节器。根据FIC101（主物料）的流量，按一定的比例，相应的调整FIC102（H2）的流量。
1.3.2联锁说明
该联锁有复位按钮，复位按钮是指反应器ER424A/B工作时，紧急停车后的复位按钮；
注：在复位前，首先应确定反应器温度已降回正常值，同时处于手动状态的各控制点的设定应设为最低值，复位后可以手动调节各阀的开度，调整至正常。
1.4工艺卡片
1.4.1设备列表
序号位号名称序号位号名称晶粒度检测
1ER424A C2X加氢反应器4EV429丁烷闪蒸罐
2EH423原料气/反应气换热器5EH429C4蒸汽冷凝器3EH424原料气预热器6ER424B C2X加氢反应器
太阳能手电
1.4.2现场阀门
序号位号名称序号位号名称
1FV101乙炔进料流量控制阀13KXV1420丁烷进料阀
视频处理
2FV101I乙炔进料流量控制阀前阀14KXV1423ER424A壳层的丁烷进口阀3FV101O乙炔进料流量控制阀后阀15KXV1425ER424A壳层的丁烷出口阀4FV101B乙炔进料流量控制阀旁路阀16PV201闪蒸罐压
力控制阀
5FV102氢气进料流量控制阀17PV201I闪蒸罐压力控制阀前阀6FV102I氢气进料流量控制阀前阀18PV201O闪蒸罐压力控制阀后阀7FV102O氢气进料流量控制阀后阀19PV201B闪蒸罐压力控制阀旁路阀8FV102B氢气进料流量控制阀旁路阀20KXV1432闪蒸罐卸液阀
9TV101反应器进口温度控制阀21KXV1430EH429冷却水进料阀10KXV1412反应器原料进料阀22KXV1414反应器卸液阀
11KXV1413反应器产物出料阀23KXV1418EH423热物流进口阀12KXV1419反应器放空阀
1.4.3仪表列表
序号位号名称正常值单位正常工况
1TIC101反应器进料温度控制38℃自动
2FIC101乙炔进料流量控制56186.8kg/h自动
3FIC102氢气进料流量控制200kg/h自动
4PIC201闪蒸罐压力控制0.4Mpa自动
5TI424A反应器温度44℃/
6PI424A反应器压力 2.52Mpa/
7LI429闪蒸罐液位10-85%/
8TI429闪蒸罐温度38℃/
9FF427乙炔氢气流量比281//
1.5控制规程
1.5.1冷态开车
装置的开工状态为反应器ER424A处于已进行过氮气充压置换后，保压在0.03MPa状态，可以直接进行实气充压置换；确认EV429压力为0.03MPa。
1）EV429闪蒸罐充丁烷
1、打开闪蒸罐EV429压力控制阀前阀PV201I；
2、打开闪蒸罐EV429压力控制阀后阀PV201O；
3、逐渐打开EV429的压力控制表PIC201，开度为25%；
4、EH429通冷却水，打开阀门KXV1430，开度为50%；
5、打开EV429的丁烷进料阀KXV1420，开度为50%；
6、EV429闪蒸器液位到达60%时，关闭进料阀KXV1420；
7、当PIC201压力接近于0.40MPa时投自动，设定为0.4MPa（压力升高期间继续进行下边步骤操作）；
手动滤水器
8、控制闪蒸器EV429压力PIC201为0.4MPa。
2）ER424A反应器充丁烷
1、待EV429液位达到50%后，打开丁烷冷剂进ER424A壳层阀KXV1423，开度为50%；
2、打开丁烷冷剂出ER424A壳层阀KXV1425，开度为50%；
移动机器人底盘3）ER424A充压
1、逐渐打开反应器进料温度控制表TIC101至开度为30%；
2、打开乙炔流量控制表前阀FV101I；
3、打开乙炔流量控制表后阀FV101O；
4、打开反应器进料阀KXV1412，开度为50%；
5、打开阀KXV1418至50%开度，打通产物通向原料气/反应气换热器EH423的管路；
6、缓慢打开反应器ER424A出料阀KXV1413开度为5%；
7、缓慢打开乙炔进料流量控制表FIC101；
8、待乙炔流量FIC101显示达到56186.8kg/h左右后，将FIC101投自动并设定为56186.8kg/h；
9、反应器进料温度TIC101接近38℃后，调小TIC101开度，待反应器进料温度TIC101稳定在38℃左右时，将反应器进料温度控制表TIC101投自动；
10、将反应器进料温度控制表TIC101设定为38℃；
11、控制反应器进料温度TIC101为38℃；中式汉堡包
12、控制乙炔流量FIC101显示为56186.8kg/h。
4）ER424A配氢
1、待TI424大于32.0后，打开氢气流量控制表前阀FV102I；
2、待TI424大于32.0后，打开氢气流量控制表后阀FV102O；
3、缓慢打开氢气流量控制表FIC102，使氢气流量达到80kg/h左右；
4、稳定2分钟(仿真中稳定10s)后，缓慢增加氢气进量到200kg/h；
5、待氢气流量约为200kg/h左右时，FIC102投自动，并设定为200kg/h，控制氢气流量为200kg/h；
6、控制反应器ER424A温度TI424A为44℃；
7、待反应器压力达到2.52MPa后，将反应器ER424A出料阀KXV1413开度调为50%，控制反应器ER424A压力PI424A为2.52MPa。
8、开车稳定之后，点击联锁按钮，投用联锁。
1.5.2正常操作规程
1）正常工况下工艺参数
1、正常运行时，反应器温度TI424A：44.0℃，压力PI424A控制在2.52MPa。
2、FIC101设自动，设定值56186.8kg/h，比例值为281。
3、TIC101设自动，设定值38.0℃；PIC201设自动，设定值为0.4MPa。
4、ER424A出口氢气浓度低于500ppm，乙炔浓度低于200ppm。
2）ER424A与ER424B间切换
1、关闭氢气进料阀FV102。
2、ER424A温度下降低于38.0℃后，打开C4冷剂进出ER424B的阀KXV1424、KXV1426，关闭C4冷剂进ER424A的阀KXV142
3、KXV1425。
3、开C2H2进ER424B的阀KXV1415，微开KXV1416。关C2H2进ER424A 的阀KXV1412。
4、ER424B的操作与ER424A操作相同。
1.5.3正常停车
1、手动关闭氢气流量控制表FIC102；
2、关闭氢气流量控制表后阀FV102O；
3、关闭氢气流量控制表前阀FV102I；
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