流化床反应器的设计

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-1MTO 成型催化剂选用Sr-SAPO-34催化剂粒径范围为：3080仙m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/m3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 ） /烯姓:的生产要求是35000t/a,甲醇白量为89385/a。2 操作气速

2、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dpUmfRep=20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:1000于的小颗粒Umfdp p g1650(D对于的大颗粒Umf1/2p g24.5式中：dp为颗粒的平均粒径;P分别为颗粒和气体的密度;以为气体的粘度假设颗粒的雷诺数Rep20,将已知数据代入公式（1）,Umfdpp g16506 10 5 2 1500 0.549.8151650 2.43 10 50.0013m/s校核雷诺mfRepU2f上数:d gpd U f p mf6 1

3、0 5 0.0013 0.543=1.73 10202.43 10 5将U mf带入弗鲁德准数公式作为判断流化形式的依据散式流化,FrmfFmfU2 mfd gp代入已知数据求得20.001320.00296.0 10 5 9.81根据判别式可知流化形式为散式流化0颗粒的带由速度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：ep0.4时,18dp P(3)0.4R=epd U.P t500时,ep=4 P225500时,21/

4、 3g2 dP(4)3.1d p p1/ 2 g(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Ut,因此用dp=60pm计算带出速度。代入已知数据求得1/ 32250.399m/s校核雷诺数:Rep= ( Rep力校核合格。t _ pDi td-t对于扩大段，2 p考虑到扩大段，过渡段压力略有减小, 大段、过渡段壁厚为6mm。0.2 310022 100 0.85 0.2并且扩大段温度较低,5.7mm因此均选取扩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。6椭圆封头由于反应

5、器压力较低，封头承压不大，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0CU8Ni9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tn=-2KpDt0.5p0.15 31002 100 0.85 0.5 0.152.7mm考虑到便于焊接，故选取封头厚度为 6mm7裙座裙座的厚度按经验选取为20mm,高度为1m。8水压试验及其强度校核水压试验的试验压力有pT=p+=, PT=，取两者中大值，即pt=o水压试验时壁内应力pt D te 0.3 2600 3.4t -120Mp

6、a2te2 0.85 3.4pT KD 0.5te0.3 1 2600 0.5 3.4t 120Mpa2te2 0.85 3.4已知0CU8Ni9材料在常温下的屈服强度为os=137Mpa,计算cs=可以知道水压试验时筒体壁内应力小于OS,水压试验安全。9旋风分离器在流化床顶部，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 CLG型旋风分离器，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，下料腿二级旋风分端部安装锥形堵头，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