乙炔加氢反应器

乙炔加氢反应器设计

1、 反应器参数

反应床层温度：90℃ 反应压力：20atm 原料：乙炔、氢气 进料量：17802kg/h

转化率：乙炔加氢制乙烯0.72，乙炔加氢制乙烷0.28 催化剂：蛋壳型加银助剂催化剂 氢气/乙烯：6.4

2、 反应动力学

乙炔加氢反应

C2H2+H2C2H4 主反应 C2H4+H2C2H6 副反应 C2H4+H2C2H8 副反应 nC2H4+n/2H2(C2H3)n （绿油） 副反应

乙炔加氢反应主要分三步进行：

（1） 乙炔和氢气扩散到催化剂表面，并在活性中心上吸附一个乙炔分子或一个

氢分子。

（2） 在活性中心上吸附的乙炔分子再吸附一个氢分子进行反应，或活性中心上

吸附的氢分子再吸附一个乙炔分子进行反应，生成乙烯。

（3） 由于乙烷分子在活性中心上的被吸附能力远比乙炔分子小，一旦乙炔分子

转化成乙烷，便很快被脱附，不能及时脱附的还有可能进一步加氢生成乙烷然后再脱附，活性中心马上开始下一个乙炔加氢的反应 。 催化剂对烃的吸附速度

炔烃>双烯烃>烯烃>饱和烷烃

催化剂对烃的解吸速度

饱和烷烃>烯烃>双烯烃>炔烃

通过乙炔加氢生成乙烯和乙烷这个简化串联反应来讨论

C2H2

H2r1

C2H4

H2r2

C2H6

根据幂数型经验式与动力学方程式关联，乙炔加氢速度可表示为

r1k1c

根据阿伦尼乌斯关系式

'

1

cA

1

cB

1

H

k1k0eE1/RT

式中 cA—乙炔浓度 cB—乙烯浓度 k1—乙炔加氢速度常数

T—反应温度

对于固定床反应器，催化剂运转时间D对k1的影响，

k1k0e

乙炔加氢生成乙烯的速度式

'

'

(E1k1D)/RT

r1k0e

r2k0e

''

(E1k1D)/RT

c

1

cA

cA

1

cB

cB

1

H

同理，乙烯加氢的速度式

(E2k2D)/RT

c

222

H

一种用于乙炔加氢制乙烯的蛋壳型催化剂，其特征是以氧化铝为载体采用浸渍法制备活性铝呈蛋壳型分布的负载型催化剂并采用Ag对蛋壳型Pd/Al2O3催化剂进行改性，其特征是负载量是Pd0.01-0.1wt%，Ag与Pt原子比是1-5。

催化剂反应前在氢气气流中预处理200-300℃预处理100min。

不同情况下催化剂的影响

3、反应器模型

乙烯中的乙炔含量对后续聚合过程影响很大,使C2 加氢单元成为乙烯装置中至关重要的一环。反应器由二或三段床层构成，段间设冷却系统和氢气补充流量。控制目标为:调节各段入口温度、氢气流量，保证乙烯产品中乙炔浓度不超标、催化剂活性和选择性合适。

工业上乙炔选择加氢一般选择绝热式固定床反应器，C2原料经过换热和预热，反应器入口温度为25-100℃，当温度较高时有利于副反应的发生，同时伴随大量热生成。

乙炔加氢制乙烯反应器采用蛋壳型加银助剂催化剂在90℃、20atm、H2/C2H2

比为6.4条件下进行反应。

固定床反应器

为了乙炔加氢反应的充分反应，设计采用两段固定床反应器。 单段床层停留时间：5s 空塔气速：0.8m/s 进料量：962.758m^3/h

单段床层高度： h0.854.0m

³

反应器内径：

d

0.653m

因此反应器内径可以选择700mm

本设计乙炔加氢反应器采用两罐合一，在同一塔体内，节约占地空间。

乙炔加氢反应器设计

1、 反应器参数

反应床层温度：90℃ 反应压力：20atm 原料：乙炔、氢气 进料量：17802kg/h

转化率：乙炔加氢制乙烯0.72，乙炔加氢制乙烷0.28 催化剂：蛋壳型加银助剂催化剂 氢气/乙烯：6.4

2、 反应动力学

乙炔加氢反应

C2H2+H2C2H4 主反应 C2H4+H2C2H6 副反应 C2H4+H2C2H8 副反应 nC2H4+n/2H2(C2H3)n （绿油） 副反应

乙炔加氢反应主要分三步进行：

（1） 乙炔和氢气扩散到催化剂表面，并在活性中心上吸附一个乙炔分子或一个

氢分子。

（2） 在活性中心上吸附的乙炔分子再吸附一个氢分子进行反应，或活性中心上

吸附的氢分子再吸附一个乙炔分子进行反应，生成乙烯。

（3） 由于乙烷分子在活性中心上的被吸附能力远比乙炔分子小，一旦乙炔分子

转化成乙烷，便很快被脱附，不能及时脱附的还有可能进一步加氢生成乙烷然后再脱附，活性中心马上开始下一个乙炔加氢的反应 。 催化剂对烃的吸附速度

炔烃>双烯烃>烯烃>饱和烷烃

催化剂对烃的解吸速度

饱和烷烃>烯烃>双烯烃>炔烃

通过乙炔加氢生成乙烯和乙烷这个简化串联反应来讨论

C2H2

H2r1

C2H4

H2r2

C2H6

根据幂数型经验式与动力学方程式关联，乙炔加氢速度可表示为

r1k1c

根据阿伦尼乌斯关系式

'

1

cA

1

cB

1

H

k1k0eE1/RT

式中 cA—乙炔浓度 cB—乙烯浓度 k1—乙炔加氢速度常数

T—反应温度

对于固定床反应器，催化剂运转时间D对k1的影响，

k1k0e

乙炔加氢生成乙烯的速度式

'

'

(E1k1D)/RT

r1k0e

r2k0e

''

(E1k1D)/RT

c

1

cA

cA

1

cB

cB

1

H

同理，乙烯加氢的速度式

(E2k2D)/RT

c

222

H

一种用于乙炔加氢制乙烯的蛋壳型催化剂，其特征是以氧化铝为载体采用浸渍法制备活性铝呈蛋壳型分布的负载型催化剂并采用Ag对蛋壳型Pd/Al2O3催化剂进行改性，其特征是负载量是Pd0.01-0.1wt%，Ag与Pt原子比是1-5。

催化剂反应前在氢气气流中预处理200-300℃预处理100min。

不同情况下催化剂的影响

3、反应器模型

乙烯中的乙炔含量对后续聚合过程影响很大,使C2 加氢单元成为乙烯装置中至关重要的一环。反应器由二或三段床层构成，段间设冷却系统和氢气补充流量。控制目标为:调节各段入口温度、氢气流量，保证乙烯产品中乙炔浓度不超标、催化剂活性和选择性合适。

工业上乙炔选择加氢一般选择绝热式固定床反应器，C2原料经过换热和预热，反应器入口温度为25-100℃，当温度较高时有利于副反应的发生，同时伴随大量热生成。

乙炔加氢制乙烯反应器采用蛋壳型加银助剂催化剂在90℃、20atm、H2/C2H2

比为6.4条件下进行反应。

固定床反应器

为了乙炔加氢反应的充分反应，设计采用两段固定床反应器。 单段床层停留时间：5s 空塔气速：0.8m/s 进料量：962.758m^3/h

单段床层高度： h0.854.0m

³

反应器内径：

d

0.653m

因此反应器内径可以选择700mm

本设计乙炔加氢反应器采用两罐合一，在同一塔体内，节约占地空间。