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1、年产万吨烯烃流化床反应器设计1 操作工艺参数反应温度为：450反应压力为：( 绝压 )操作空速为：15h-1MTCM型催化剂选用Sr-SAPO-34催化剂粒径范围为：3080催化剂平均粒径为60 11 m催化剂颗粒密度为1500kg/m3催化剂装填密度为750kg/m 3催化性能：乙烯收率，%；丙烯收率，%；总收率，%。水醇质量比为甲醇在450c下的粘度根据常压下气体粘度共线图查得为叱甲醇 450下的密度根据理想气体状态方程估算为m3甲醇处理量：根据催化剂的催化性能总受率为 %甲醇的用量二烯姓:质量X (32/14) /烯烃的生产要求是35000t/a ，甲醇的量为89385/a 。2 操作气
2、速最小流化速度计算当流体流过颗粒床层的阻力等于床层颗粒重量时， 床层中的颗粒开始流动起来，此时流体的流速称为起始流化速度，记作Umf 起始流化速度仅与流体和颗粒的物性有关，其计算公式如下式所示：对于的小颗粒（ 1）对于的大颗粒（ 2）式中：dp为颗粒的平均粒径；p p, P分别为颗粒和气体的密度；叱 为气体的粘 度假设颗粒的雷诺数Rp20,将已知数据代入公式（1）,校核雷诺数：将 Umf 带入弗鲁德准数公式作为判断流化形式的依据散式流化，Frmf；聚式流化，Frmf。代入已知数据求得根据判别式可知流化形式为散式流化。颗粒的带出速度Ut床内流体的速度等于颗粒在流体中的自由沉降速度 （即颗粒的重力
3、等于流体对颗粒的曳力） 时， 颗粒开始从床内带出， 此时流体的速度成为颗粒的带出速度Ut 其最大气速不能超过床层最小颗粒的带出速度Ut ，其计算公式如下式所示：当时，（ 3）当时，4）当时,(5)流化床正常操作时不希望夹带，床内的最大气速不能超过床层平均粒径颗粒的 带出速度U,因此用dp=60pm计算带出速度。代入已知数据求得校核雷诺数：R ep= ( Rep500)流化床操作气速如上所述，已知颗粒的临界流化速度 Af和催化剂的小颗粒的带出 U,对于 采用高流化速度，其流化数(流化数 =气体表观速度/临界流化速度)可以选着 300-1000,本装置设计使用流化数为1000,带入计算故本装置的操
4、作气速为s为防止副反应的进行，本流化床反应器设计密相和稀相两段，现在分别对其直径进行核算。3床径的确定密相段直径确定本流化床反应器设计处理能力为 ho体积流量为h甲醇气体，即so根据公式DT=J4(6)V nue即流化床反应器密相段的公称直径为 DN=稀相段直径的确定在该段反应器中，扩大反应器的体积，可以减缓催化剂结焦， 以及抑制副反应的生产， 本厂设计稀相段流化数为 700， 计算过程如下：将流速带入公式（6）中即流化床反应器稀相段的公称直径为 DN=4 流化床床高床高分为三个部分，即反应段，扩大段，以及锥形段高度。甲醇处理量为M=h取质量空速为2h-1 ，则催化剂的量为吨。由催化剂的装填密
5、度为750kg/m3,所以静床高度的确定，考虑到床层内部的内部构件，取静床层高度为。流化时的流化比取2，因此床层高度H1=2Hmf=。扩大段高度取扩大段直径的三分之一，H2=。反应段与扩大段之间的过渡部分过度角为120，由三角函数，过渡段高度锥形段取车t底角为40。，取率t高为H4=,其锥底直径为。由此可得，流化床总高H=H1+H2+H3+H4=其长径比为=。5 床层的压降流化床在正常操作时具有恒定的压降，其压降计算公式为6 流化床壁厚流化床反应器的操作温度为 450 摄氏度，操作压力为，设计温度为 500 摄氏度，设计压力为，由于温度较高，因此选择0Cr18Ni9 材料，该种材料在设计温度下
6、的许用应力为i00Mpa流化床体采用双面对接焊，局部无损探伤，取流化床体焊接接头系数为小=,壁厚的监i加量取c=2mm流化床壁厚：考虑到流化床较高，风载荷有一定影响，取反应器的设计壁厚为6mm，流化床体的有效厚度为t e=t n-c 1-c 2=。筒体的应力按下式进行计算。许用应力门t6=85Mpa应力校核合格。对于扩大段，考虑到扩大段， 过渡段压力略有减小， 并且扩大段温度较低， 因此均选取扩大段、过渡段壁厚为6mm。锥形段阶段为反应气体的预分布阶段， 未发生反应， 温度较低直径较小， 因此壁厚更小，但为考虑选材与安装的方便性，其壁厚也选取为6mm。7 椭圆封头由于反应器压力较低，封头承压不
7、大，故选用应用最为广泛的椭圆形封头，设计压力为，设计温度为500摄氏度，腐蚀裕量为2mm封头焊缝系数为。封头高度取1m。选择材料为0Cr18Ni9 材料，在设计温度下，其许用应力为 100Mpa。形状系数为 K=封头厚度按下式进行计算考虑到便于焊接，故选取封头厚度为6mm。8 裙座裙座的厚度按经验选取为20mm， ，高度为1m。9 水压试验及其强度校核水压试验的试验压力有pT=p+=, p T=, 取两者中大值，即 pt= 。水压试验时壁内应力已知0CU8Ni9材料在常温下的屈服强度为(T s=137Mpa计算(T s =可以知道水压试验时筒体壁内应力小于(7s,水压试验安全。10 旋风分离器
8、在流化床顶部，为防止小粒径催化剂颗粒随气体被带出，故在流化床扩大段设立二级旋风分离器，根据旋风分离器的规格，选用CL加旋风分离器，其中 一级旋风分离器的直径为640mm二级旋风分离器的直径为540mm旋风分离器的布置和结构：一级旋风分离器的料腿下伸到床底部，下料腿端部安装锥形堵头， 使催化剂能够随自下而上的气流进入下料管内。 二级旋风分离器下料腿置入床层稀相区，下料腿端部安装挡风帽和翼阀。10主反应器设计结果主反应器最终设计结果如下:表4-1主反应器R101设计表项目名称主反应流化床反应器操作介质甲醇和水混合气，Sr-SAPO-34操作流量m /h操作压力MPa操作温度C450密相段气速m/s密相段直径m密相段高度m稀相段气速m/s稀相段直径m稀相段高度m过渡段高度m锥形段m裙座m1
