固定床反应器单元操作手册.docx
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固定床反应器单元操作手册
固定床反应器单元仿真系统
使用手册
（教师/学员）
一、工艺流程简介
本单元模拟的乙炔加氢反应系统，其作用是除去脱乙烷塔顶气相混合碳二组份中的乙炔。
脱乙烷塔塔顶物料则经加热后进入乙炔转化器（R101A/B），采用选择性加氢生成乙烯的方法，除去物料中所含的乙炔。
本装置设有两台反应器，进行切换操作，使催化剂在不影响连续操作的情况下，用过热蒸汽和空气的混合物对催化剂进行再生。
该加氢步骤分两步完成以提高反应的选择性。
反应都是在气相中进行的。
通过流量控制将氢气干燥器的高纯度（95%（mol））氢气加入到反应器进料中。
通过流量控制还加入少量粗氢（含有CO）以调节催化剂的活性。
高纯度氢和粗氢还通过流量控制加入到二段反应器进料中。
反应器进料首先通过与乙炔转化器进料/排放物流换热器（E101）中的反应器排放物流换热，然后与乙炔转化器进料预热器E102中的低压蒸汽换热被加热到反应温度。
然后，它进入第一个反应器床层，并向下流经催化剂床层。
在第一个床层中应有大约75%的乙炔被转化。
一段的排放物流在乙炔转化器中间冷却器中被冷却以脱除反应的热量，然后进入第二个反应器床层，对剩余的乙炔进行加氢反应。
用于该工艺的催化剂是一种采用散布在氧化铝上的钯金属的加氢催化剂。
第一段催化剂是作为一种选择性催化剂操作，其操作条件设定用于加强乙炔转换为乙烯的反应。
第二段催化剂是一种较小选择的模式，可将反应器排放物流中的乙炔降到最低程度。
二、设备列表
序号
位号
名称
说明
1
E101
进出料换热器
2
E102
进料加热器
3
E103
R101A/B中间冷却器
4
E104
R102A/B中间冷却器
5
E105
出料冷却器
6
R101A/B
乙炔转化器
7
R102A/B
乙炔转化器
8
D101
凝液罐
三、仪表列表
点名
说明
单位
正常值
量程
FIC1001
原料进料流量控制
Kg/h
38624.0
0-60000.0
FIC1002
一段反应器氢气进料
Kg/h
68.0
0-200.0
FIC1003
二段反应器氢气进料
Kg/h
23.0
0-100.0
FIC1004
一段反应器粗氢进料
Kg/h
5.0
0-20.0
FIC1005
二段反应器粗氢进料
Kg/h
4.0
0-20.0
LIC1001
D101液位控制
%
50.0
0-100.0
TIC1001
一段反应器进料温度控制
℃
30.0
-50-100.0
TIC1002
二段反应器进料温度控制
℃
40.0
0-150.0
TIC1003
二段反应器进料温度控制
℃
－
0-150.0
PIC1001
反应器压力控制
MpaG
1.830
0-3.0
TI1004
R101A出口温度显示
℃
79.2
0-150.0
TI1005
R101B出口温度显示
℃
40.0
0-150.0
TI1006
R102A出口温度显示
℃
－
0-150.0
TI1007
R102B出口温度显示
℃
－
0-150.0
TI1008
E105热物流出口稳度显示
℃
39.0
0-150.0
TI1009
产品出装置温度显示
℃
-9.6
-50.0-150.0
PI1002
R101A入口压力显示
MpaG
1.995
0-3.0
PI1003
R101A出口压力显示
MpaG
1.918
0-3.0
PI1004
R101B压力显示
MpaG
1.905
0-3.0
PI1005
R101B出口压力显示
MpaG
1.830
0-3.0
PI1006
R102A入口压力显示
MpaG
－
0-3.0
PI1007
R102A出口压力显示
MpaG
－
0-3.0
PI1008
R102B压力显示
MpaG
－
0-3.0
PI1009
R102B出口压力
MpaG
－
0-3.0
四、现场阀列表
序号
阀名
说明
1
FV1001B
控制阀FIC1001的旁路阀
2
FV1002B
控制阀FIC1002的旁路阀
3
FV1003B
控制阀FIC1003的旁路阀
4
FV1004B
控制阀FIC1004的旁路阀
5
FV1005B
控制阀FIC1005的旁路阀
6
TV1001AB
控制阀TV1001A的旁路阀
7
TV1001BB
控制阀TV1001B的旁路阀
8
TV1002B
控制阀TV1002的旁路阀
9
TV1003B
控制阀TV1003的旁路阀
10
PV1001B
控制阀PV1001的旁路阀
11
VX1E102
E102的蒸汽入口阀
12
VX1E103
E103循环冷却水入口阀
13
VX1E104
E104循环冷却水入口阀
14
VX1E105
E105循环冷却水入口阀
15
VX1R101A
R101A的排绿阀
16
VX1R101B
R101B的排绿阀
19
VX1R102A
R102A的排绿阀
20
VX1R102B
R102B的排绿阀
23
VI1R101
原料进料的开关阀
24
VI2R101
氢气进料的开关阀
25
VI3R101
产品出装置的开关阀
26
VI1R101A
原料去R101A的开关阀
27
VI1R101B
氢气去R101B的开关阀
29
VI1R102A
原料去R102A的开关阀
30
VI1R102B
氢气去R102B的开关阀
五、物料平衡和工艺卡片
物流
项目及位号
正常指标
单位
原料进装置
流量（FIC1001）
38264
kg/h
温度
-30
℃
氢气进一段反应器
流量（FIC1002）
68
kg/h
温度
15.8
℃
粗氢进一段反应器
流量（FIC1004）
5
kg/h
温度
15.8
℃
氢气进二段反应器
流量（FIC1003）
23
kg/h
温度
15.8
℃
粗氢进一段反应器
流量（FIC1005）
4
kg/h
温度
15.8
℃
产品出装置
流量
38364
kg/h
温度（TI1009）
-9.6
℃
六、操作规程
1.正常开工
1）开车前准备，检查各仪表以及阀门都处于正常状态。
打开所有控制阀的前后阀。
2）开从脱乙烷塔来的进料截至阀VI1R101，打开原料进料控制阀FV1001以及一段反应器R101A入口开关阀VI1R101A给反应器系统进行充压，PIC1001充压至1.75MpaG。
3）压力由反应器出口PIC1001控制，压力达到1.83Mpa时，将PIC1001投自动；打开VX1E102，投用E102的蒸汽，同时调整反应器一段入口温度TIC1001在25-30℃。
4）将进料FIC1001调整至正常，打开FIC1002和FIC1004，给一段反应器配入氢气。
一段反应器出口温度TIC1002接近40℃时，打开FIC1003和FIC1005，给二段反应器配入氢气。
（见复杂控制说明）
5）按比例配入氢气，调整反应器一段入口温度TIC1001在30－35℃，二段反应器入口温度TIC1002在：
45－55℃，反应器出口压力控制在1.83MpaG，AE1001取样分析反应器出口物料中乙炔含量小于0.001％时，打开VI3R101，将反应器出口物流切换至产品出装置线。
2.正常停车
1）关闭阀门FIC1002、FIC1003、FIC1004以及FIC1005，切断反应器氢气和粗氢的进料；
2）关闭FIC1001，切断进料；
3）关闭VI3R101，切断产品采出，改排火炬；
4）开一、二段排绿油线阀VI1R101A和VI1R101B，排绿油干净后关阀；
5）泄压去火炬，PIC1001至正常。
3.正常运行与调整
3.1原料组分乙炔含量降低
现象：
反应器温度降低
操作：
调整氢气量，使氢炔比趋近正常
3.2原料组分乙炔含量增加
现象：
反应器温度升高
操作：
调整氢气量，使氢炔比趋近正常
3.3催化剂活性高选择性降低
现象：
产品不合格，反应器温度升高？
操作：
调整（降低）粗氢量，降低催化剂活性，提高其选择性。
3.4粗氢中CO含量过高
现象：
催化剂活性低，反应器温度降低，产品不合格
操作：
降低粗氢量，调整氢气量，恢复催化剂活性
3.5冷却水温度高
现象：
反应器二段温度偏高
操作：
增加冷却水量，控制二段温度在正常范围
3.6冷却水温度低
现象：
反应器二段温度偏低
操作：
打开旁路，调整反应器二段温度在正常范围
3.7升负荷105%
现象：
反应器温度略有升高，压力升高
操作：
调整冷却水量，控制温度压力在正常范围
3.8降负荷75%
现象：
反应器温度略有降低，压力降低
操作：
调整冷却水量，控制温度压力在正常范围
4.事故
4.1氢气中断事故
事故现象：
氢气进料为零，反应温度急剧下降
事故原因：
氢气供给中断
处理方法：
按停车步骤处理
4.2原料中断事故
事故现象：
原料进料为零，反应温度急剧上升
事故原因：
原料进料中断
处理方法：
按停车步骤处理
4.3反应器飞温
事故现象：
反应温度急剧上升
事故原因：
反应器温度偏高
处理方法：
按停车步骤处理
4.4冷却水中断
事故现象：
二段反应温度升高
处理方法：
按停车步骤处理
4.5催化剂活性过低，切换反应器
事故现象：
反应器温度降低
处理方法：
首先关闭氢气进料，停止反应。
然后用乙炔对备用反应器冲压，压力达到正常范围之后，缓慢打通反应器出口。
最后向第二反应器通入氢气，进行反应。
最终关闭第一反应器乙炔进料。
5.项目列表
序号
项目名称
项目描述
处理办法
1.
正常开工
基本项目
同操作规程
2.
正常停车
基本项目
同操作规程
3.
正常运行
基本项目
同操作规程
4.
原料组分乙炔含量降低
正常运行与调节
同操作规程
5.
原料组分乙炔含量升高
正常运行与调节
同操作规程
6.
催化剂活性高选择性降低
正常运行与调节
同操作规程
7.
粗氢中CO含量过高
正常运行与调节
同操作规程
8.
冷却水温度高
正常运行与调节
同操作规程
9.
冷却水温度低
正常运行与调节
同操作规程
10.
升负荷105%
正常运行与调节
同操作规程
11.
降负荷75%
正常运行与调节
同操作规程
12.
氢气中断事故
事故
同操作规程
13.
原料中断事故
事故
同操作规程
14.
反应器飞温
事故
同操作规程
15.
冷却水中断
事故
同操作规程
16.
催化剂活性过低，切换反应器
事故
同操作规程
17.
开车（PIC1001失灵）
开车（仪表PIC1001失灵）
见备注
18.
开车（FV1002卡）
开车（阀FV1002失灵）
见备注
19.
开车（E105结垢/FV1003卡）
开车（换热器E105结垢/阀FV1003失灵）
见备注
20.
正常（氢气中断）
正常（氢气中断）
见备注
21.
正常（FV1004卡/原料中断）
正常（阀FV1004失灵/原料中断）
见备注
22.
正常（E103结垢/PIC1001失灵）
正常（换热器E103结垢/仪表PIC1001失灵）
见备注
23.
正常（TIC1002失灵）
正常（仪表TIC1002失灵）
见备注
备注：
（处理方法）
1）阀失灵——处理（用组合键（CTRL+M）调出处理画面，选中所需处理的阀之后，点击处理，即可修复。
下同）。
2）阀漂移——处理。
3）仪表失灵——处理。
4）仪表漂移——处理。
5）泵坏——处理或启动备用泵。
6）换热器结垢——启动备用或提高冷却水量。
特定事故：
详见操作手册中事故的处理方法。
七、复杂控制说明
1，分程控制
本装置的原料进料温度是通过分程控制方案来控制的。
当TIC1001开度小于50时，加热蒸汽控制A阀门开，当TIC1001调节器控制在50％开度时，A阀和B阀全关；当调节器控制在50-100％开度时，B阀渐开。
分程方式见下图：
TIC1001的分程控制示意图
2，比例控制
在本装置中，氢气的量影响着反应温度和浓度，所以氢气与新鲜进料成比例关系。
FIC1001→FIC1002，FIC1001→FIC1003采用比例控制，使氢气量随着原料进料量而变。
当原料量FIC1001接近给定值时，，将FIC1002投入串级，使氢气流量投入比例控制。
同理，当二段反应器达到投用条件时，FIC1003也投用串级。
3，反应器压力控制
反应器的压力是通过PIC1001放火炬来控制的，R101和R102可切换操作。
当投用的反应器是R101时，PIC1001的压力是从R101传递过来，显示值为PT1001A；当投用的反应器是R102时，PIC1001的压力是从R102传递过来，显示值为PT1001B。
八、重点设备操作
该固定床反应器的反应步骤分两步完成以提高反应的选择性。
反应都是在气相中进行的。
通过流量控制将氢气干燥器的高纯度（95%（mol））氢气加入到反应器进料中。
通过流量控制还加入少量粗氢（含有CO）以调节催化剂的活性。
高纯度氢和粗氢还通过流量控制加入到二段反应器进料中。
反应器进料首先通过与乙炔转化器进料/排放物流换热器（E101）中的反应器排放物流换热，然后与乙炔转化器进料预热器E102中的低压蒸汽换热被加热到反应温度。
然后，它进入第一个反应器床层，并向下流经催化剂床层。
在第一个床层中应有大约75%的乙炔被转化。
一段的排放物流在乙炔转化器中间冷却器中被冷却以脱除反应的热量，然后进入第二个反应器床层，对剩余的乙炔进行加氢反应。
九、仿DCS操作组画面
图 名
说 明
备注
GR1001
进料换热系统DCS图
CTRL+1
GR1002
反应器部分DCS图
CTRL+2
GF1001
进料换热系统现场图
CTRL+3
GF1002
反应器部分现场图
CTRL+4
十、固定床反应器DCS图
十一、固定床反应器现场图
十二、固定床反应器PI&D图
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