连续流管式反应釜

一、设备功能描述
甲方因科研实验需要，拟购置1套固定床反应装置。该套装置主要用于乙烯（C2H4）加氢（H2）工艺探索。整体反应釜包括吹扫进系统、进气系统、反应气后处理系统、控制系统。具体功能参见P&ID流程图
二、设备主要参数及技术说明
1. 装置设计工艺要求：
1.1 反应器结构：3/8英寸管式反应器，内径7mm，外径9.5mm，总长12英寸。反应器便于拆卸，易于更换；
1.2 反应器操作条件：使用压力≤10Mpa、使用温度：≤300℃，设计压力12.5Mpa、设计温度350℃；
1.3 反应器用材：316L不锈钢；
1.4 反应介质：氢气（H2）、乙烯气体（C2H4）；
1.5 反应器加热方式：电加热
1.6 反应器密封形式：螺纹密封
1.7 进料方式：a)气体（H2）通过质量流量计精确计量 b)气相物料（C2H4）通过质量流量计精确计量，最终气相相汇成1路进入管式反应器。
1.8 反应气后处理系统：反应气经过冷凝器进入气液分离罐。
1.9 控制方式：PLC软件控制。显示控制温度、压力、气体的瞬时流量和累积流量。可以导出温度、压力、流量、等数据曲线。超温超压报警联锁，超温超压自断电保护
2. 装置设计准则
1 2 2.1 操作性能稳定；
2.2 控制系统准确，操作灵活；
2.3 关键设备和仪器选用遵循安全、稳定、可靠且易于操作控制的原则；
2.4 装置的安装结构简洁、美观，便于操作和维护；
2.5 设置安全保护，确保装置运行安全；
2.6 设备可实现长时间连续运行；
三、 制造主要执行标准
GB151-2014          《热交换器》
GB150-2011          《固定式压力容器》
TSG R0004-2009      《固定式压力容器安全技术监察规程》
GB50093-2013        《自动化仪表工程施工及质量验收规范》
GB/T14976　　       《流体输送用不锈钢无缝钢管》
GB/T983－1995　     《不锈钢焊条》
GB/T4957－1994　    《熔化焊用钢丝》
GB/T4958－1994　    《气体保护焊用钢丝》
JB4730－94　　　     《压力容器无损探伤》
HG20580-20585－1998 《钢制化工容器技术规定》
产品的包装、运输执行 JB2536－80
未尽事项按国家有关标准执行，而且优先按就高和就严的标准执行，并保证数据表及各项技术要求。
四、 公用工程等条件
1. 现场安装要求：甲方配置气源管道在装置附近
2. 电气要求：AC 220V 50Hz  功率待定
五、 技术与售后服务
1. 乙方提供装置现场布局规划与布置图设计，提供相关衔接配套条件参数（若涉及则提供）；
2. 合同签定后二周内，乙方提供整体设备的三维图，并由甲方确认后实施；
3. 乙方提供现场安装指导和设备调试指导；
4. 对甲方操作和维护人员提供上岗前培训；
5. 对所供机组提供一年免费质保；若因用户操作不当原因造成的设备损坏，酌情收取材料成本费；
6. 若设备出现质量问题，乙方在接到信息后24小时内作出响应，提出解决问题的措施；
7. 根据问题的具体情况，若需乙方派人赴甲方现场，原则上应在24小时内派遣出发。
8. 长期保证备品备件供应；
9. 长期提供免费技术咨询服务；
六、设备调试与验收
1. 甲方在乙方工厂进行设备的安装调试验收，按照甲方要求试压升温等测试；
2. 设备的最终调试验收由乙方负责在甲方工厂进行，内容包含设备的正常使用操作及设备关键部件的拆装、清理和备件更换等
七、交付资料
1、 装置图纸，电器图纸
2、 使用手册
3、 发货清单

参考流程图：

参考实物图：

管式反应器中的单相流可以向上或向下。 两相流可以是并流向上流动、逆流（液体向下、气体向上）或者最常见的是并流向下流动。

管式反应器可以具有单壁并用外部电炉加热，或者它们可以带有夹套以用循环传热流体加热或冷却。 外部炉通常是刚性的分管式加热器。 管式反应器用于多种行业：石油，石油化工，聚合物，制药，废物处理，特种化学品，可替代能源。
管式反应器有多种应用：羰基化，脱氢，氢化，加氢裂化，水制剂，氧化分解，部分氧化，聚合，改进。

对于均相反应，管式反应器可以是空的；对于非均相反应，管式反应器可以填充催化剂或其他固体颗粒。 填充反应器需要上部和下部支撑来将颗粒固定到位。上部填料通常包含惰性材料作为预热部分。 还可以通过内部螺旋通道进行预热，以使进入的试剂在进入过程中保持靠近加热的壁，如右图所示。
通常需要将管式反应器的尺寸设计得足够大，以在直径上容纳8至10个催化剂颗粒，并且长度至少为40-50个颗粒直径。 通过在反应器底部配备“线轴”来改变长度与直径的比率，可以改变长度与直径的比率来研究催化剂床长度的影响。
管式反应器系统是高度可定制的，可以制成各种长度和直径，并针对各种压力、温度和结构材料进行设计。
提供对开管炉来加热这些容器。 每端均设有隔热层，以最大限度地减少热量损失并防止端盖被加热。 加热器长度通常分为一或三个独立的加热区域，但如果需要，也可以分为更多区域。我们可以在每个区域提供一个固定的内部热电偶，或者在中心线热电偶套管中提供一个可移动的热电偶，可用于测量催化剂床沿线各点的温度。 通常提供外部热电偶来控制加热器的每个区域，如“开放式三区分体管炉”照片中所示。
供气系统
可以通过气体分配架设置和操作各种气体供给。 为了向反应器输送稳定的气体流，需要向电子质量流量控制器提供恒定压力的气体。 该仪器将比较输送到用户选择的设定点的实际流量，并自动调节集成控制阀以确保恒定流量。 必须注意根据特定气体、流量范围和最大操作压力来确定这些控制器的尺寸。 质量流量控制器需要电源和读出装置，以及引入所需设定点的方法。订购质量流量控制器时，您需要指定：
1. 待计量气体类型（例如N2、H2、CH4）
2. 气体最大工作压力（100或300 bar）
3. 最大流量范围，单位为标准立方厘米每分钟 (sccm)
4. 仪器校准压力
质量流量控制器可用于 1500 psi 和 4500 psi。 如果质量流量控制器仅用于 1500 psi，则可以节省大量成本。

带有质量流量控制器的流量系统示意图。

上面的示意图描述了用于将气体引入连续流反应系统的质量流量控制器的安装。 通过添加用于快速填充或冲洗的旁通阀来增强此类安装。

带吹扫管线的流动系统示意图。

还可以添加净化管线。 它通常用于供给氮气或氦气，以在反应前去除空气，或在运行结束时打开反应器之前去除反应气体。 吹扫管线包括截止阀、过滤器、计量阀和逆流止回阀。
使用 E1200 控制系统或 E5600 触摸屏控制器时，截止阀可以实现自动化。

高压活塞泵最常用于将液体注入以连续流动模式运行的加压反应器中。 对于低流速，HPLC 泵（其中许多泵的额定压力为 5000 psig）是绝佳选择。

这种类型的泵的典型流量范围为每分钟 10 或 40 毫升。 泵可通过数字面板进行手动控制，或通过 E1200 过程控制器进行计算机控制。

当所需流量大于每小时 6 升时，我们建议使用化学进料泵来连续输送液体。 艾森仪器可协助选择进料泵。 我们需要知道液体的类型； 最小、典型和最大所需进给速率； 最大工作压力； 以及任何特殊操作注意事项，例如防爆操作或腐蚀可能性。

冷却冷凝器可用于冷却反应产物。

反应器压力由安装在反应器下游的背压调节器（BPR）维持。 这种类型的调节器只有当反应器压力超过操作员预设值时才会释放产品。

当 BPR 与质量流量控制器结合使用时，用户可以保持恒定的气体流量通过保持在升高的恒定压力下的反应器。 这在连续流反应器系统中提供了最高程度的控制和再现性。

可以使用替代的 BPR 来允许来自反应器的两相流的压力下降。 此 BPR 要求操作员提供压力略高于所需操作压力的氮气或空气源。 这种类型的优点是高压分离器容器可以替换为低压液体产品接收器，并且操作员将更容易获得近乎实时的液体样品。

以连续流动模式运行气体和液体产品的管式反应器通常需要气/液分离器。 分离器放置在反应器的下游，通常通过冷却冷凝器与反应器隔开。 在分离器容器中，液体被冷凝并收集在容器的底部。 气体和未冷凝的蒸气可以离开容器顶部并进入背压调节器。 使用单一流体相操作标准 BPR 非常重要，以防止反应器压力振荡。

气/液分离器的尺寸可以足够大，以充当定期排水的液体产品接收器。 艾森仪器制造的许多非搅拌压力容器非常适合用作气/液分离器。 通常选择 300、600、1000 或 2000 mL 的容器。 根据要求，分离器的底部可以是锥形的，以方便排水和/或可以添加自动液体排水功能。

艾森仪器的新型实验室规模自动化固体进料模块旨在将自由流动的非粘性散装固体连续输送到专门定制的 艾森仪器连续搅拌、管式或流化床反应器中。

控制和数据采集系统

有多种解决方案可以满足系统运营商的需求。 加热器、质量流量控制器和泵等系统配件可通过单独的控制包获得，以创建基于我们的 E1200控制器的手动分布式控制系统 (DCS)。

随着要控制的通道数量的增加，出于经济性和便利性的考虑，单个控制器的分布式系统通常应替换为基于计算机的 E1200 型过程控制器 (PCC)。

上面是典型管式反应器系统的示意图，以及便于理解的符号图。 我们为每个示例提供了订购号。