化学 プラント の 原子炉 は 何 です か

根本的な質問に答えます化学 プラント の 原子炉 は 何 です か.実験室 や 実験 規模 の 原子炉 と は どんな 違い が あり ます か.化学工場の原子炉は,原材料を工業用生産品に加工するために設計された生産規模での反応容器で,通常年間1,000~100,000トン以上である..柔軟性のために最適化された実験炉 (0.1~10L) とスケールアップ検証のために最適化された試験炉 (10~1,000L) と異なり,化学施設の原子炉は,最大限の信頼性で連続またはキャンペーンモードで動作するように設計されています.原子炉の容量は5m3から500m3を超えます.設計圧が大気から350barまで,設計温度が-100°Cから800°C以上.

1化学工場の原子炉の基本操作原理

■**スループットと宇宙速度最適化**化学プラントの原子炉は,最大限の生産量 (時間あたり原子炉の3立方メートルあたり生産量のトン) に設計されています.キーメトリックは"時間あたり重量空間速度 (WHSV = 料物の質量流量/触媒の質量) "触媒の生産性を決定する.例えば,50トンの触媒で1.0h−1のWHSVで動作するアンモニア合成炉は,50トンのアンモニアを1時間生産する.WHSVの最適化により,生産性と触媒の寿命と選択性をバランスする.

■**熱統合とエネルギー回収**産業用原子炉は,エネルギーコストを最小限に抑えるため,熱回収システムを統合しており,これは通常,総生産コストの30~60%を占めています.蒸気として回収された高級熱 (200~400°C) を下流蒸留または発電のために生成するエンド熱反応炉 (蒸気リフォーム,クラッキング) は,給油の予熱のために炉の排気熱を使用する.ピンチ分析は最適な熱交換ネットワークを特定する.発電所のエネルギー消費量を20%~40%削減する.

■触媒管理と再生プラント炉の異質性触媒は,汚れ,シンタリング,または中毒により時間とともに無効になる.固定床炉は,スイング構成 (並列で2つの原子炉,1つはオンラインで,1つは再生または置き換えられている)流体化床炉は,反応と再生領域の間に触媒を循環することによって連続性触媒再生 (CCR) を可能にします.触媒のサイクル長さは数時間 (FCC) から数年 (アンモニア合成) まで代替される前に10年までの katalizator の総寿命.

2化学工場の主要タイプの原子炉

■固定型触媒炉反応物質が流れる固体触媒ペレットで詰まった管状容器.多管型設計 (数千個の25~50mmのチューブ) は,チューブ内の触媒と殻内の冷却液で,高熱性反応 (エチレン酸化物) のために同熱操作を提供します.適度な外熱 (硫酸,アンモニア合成) に使用される.生産能力は年間5万~5億トン.

■**流体式リエクター (FBR) **固体触媒粒子 (50~300μm) は,上向きのガス流によって懸垂され,濃度の高いガスと固体接触とほぼ同熱 (±2~5°C) の液体のような床を形成する.固定ベッドでホットスポットを作り出す高度な外熱反応を処理します流体触媒クラッキング (FCC,直径10~30m),アクリロニトリル,ポリエチレン生産のための標準000"000トン/年

■**連続混ぜたタンク原子炉 (CSTR) 装置**連続モードで動作する1つまたは複数の大きな混ぜた容器 (5×100 m3) 良好な混合を必要とする液相反応の標準:大量ポリマー化 (LDPE,PVC),エステリ化,アルキル化,そして中性化複数のCSTRキャスケードが均一な製品品質を維持しながら高い変換を達成する. 原子炉列車1台あたり年間1万~200,000トンの生産能力.

化学施設の原子炉タイプ 比較マトリックス

よくある質問 (FAQ)

化学 プラント の 原子炉 の 典型 的 な 設計 寿命 は 何 です か

化学プラントの原子炉は20~30年の稼働寿命に設計されている.原子炉容器 (圧力シェル) 自身は,通常,API510の定期的な内部検査により,プラントの全寿命に持続する.内部部品 (触媒のサポートグリッド)熱伝達管,混ぜ機) は,使用状況に応じて5〜15年ごとに交換する必要がある場合があります. 消火速度に応じて,触媒交換サイクルは数ヶ月から数年間です.

宇宙速度とは何か? 原子炉の設計にどう影響する?

スペース速度 (SV) は,給水流量と原子炉 (または触媒) の容積の比率で,時間 (h−1) で表現される.より高いSVは,より多くのスループット,しかしパス毎の変換が低いことを意味します.例えば,メタノール合成反応器 SV = 5設計者は生産性,触媒寿命,エネルギーコストをバランスするためにSVを最適化している.SV が高すぎると変換コストが低く,リサイクルコストが高くなりますSV廃棄物炉の容量は低すぎます

大規模な発電所の原子炉では,外熱反応はどのように制御されるのか?

多管型固定床では,触媒は,殻側で冷却液 (沸水,溶けた塩) で囲まれた25~50mmのチューブに積まれ,熱伝達係数は300~1,000W/m2·Kである.液体化された床に,高固体循環速度は ± 2 5°Cの均一性を維持する.アディアバティック固定床では,段階間の冷却 (消化器または熱交換器) は床あたり温度上昇を20 50°Cに制限する.熱を除去する作業の合計は,エチレンオキシド原子炉は約25MWです.

固定床と流体床の原子炉の違いは何ですか?

固定床炉は,床を通ってガスを流れる固定催化剤ペレットを含んでいる.設計と操作はよりシンプルだが,熱伝達は不十分である (ホットスポット),限られた触媒再生 (停止しなければならない)流体化床炉は,加熱ガス流を上向きに動かすときに触媒粒子を懸垂し,ほぼ同熱状態で動作し,連続的な触媒再生を実現します.ガスと固体との接触が優れているしかし,より複雑で,触媒の磨き (1日あたり15%) と引流分離要件が高くなります.