流化床反应器的设计25

1、 年产3.5万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：0.12MPa(绝压) -1 15h操作空速为：MTO成型催化剂选用Sr-SAPO-34 催化剂粒径范围为：3080m 催化剂平均粒径为60m 3 1500kg/m催化剂颗粒密度为3 750kg/m催化剂装填密度为催化性能：乙烯收率，67.1wt%；丙烯收率，22.4wt%；总收率，89.5wt%。 水醇质量比为0.2 甲醇在450下的粘度根据常压下气体粘度共线图查得为24.3Pa.s 3 下的密度根据理想气体状态方程估算为0.54kg/m甲醇450甲醇处理量：根据催化剂的催化性能总受率为89.5wt%，甲

2、醇的用量=烯烃质量（32/14）/0.895 烯烃的生产要求是35000t/a，甲醇的量为89385/a。 2 操作气速 2.1 最小流化速度计算 床层中的颗粒开始流动起当流体流过颗粒床层的阻力等于床层颗粒重量时，?Ud?20R=mfp来，此时流体的流速称为起始流化速度，记作U起始流 ?epmf 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：?Ud?R=1000mfp于的小颗粒 对 ?ep?2?g?dpp?U mf?1650 1） （ 对于的大颗粒1/2?gd?pp?U? mf?24.5? （2） 为气体的粘度，分别为颗粒和气体的密度；式中：d为颗粒的平均粒径；pp ，1）假设颗粒的雷

3、诺数R20，将已知数据代入公式（ep2?25?g?d9.811500?6?100.54?pp?s?0.0013m/U? mf5?165010?2.43?1650 2Umf数： 雷校核诺?F mfgdp?Ud5?0.54?10?0.00136?pmf3?20?=1.73?10?R ep?5?102.43? 将U带入弗鲁德准数公式作为判断流化形式的依据散式流化， mfF0.13；聚式流化，F0.13。 rmfrmf代入已知数据求得 2U20.0013mfF?0.0029 mf?5dg6.0?10?9.81p 根据判别式可知流化形式为散式流化。 2.2 颗粒的带出速度Ut （即颗粒的重力等于流体床内

4、流体的速度等于颗粒在流体中的自由沉降速度对颗粒的曳力）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U其最大气速不能超过床层最小颗粒的带出速度U，其计算公式如下式所示： tt?UdptR=?0.4 ep?时，当 ?2?g?d?pp?U? t?18 （3） ?Udpt?=5000.4R ep?时， 当 1/32?2?g?4?p?d?U tp?225? （4） ?Udtp?R=500 ep?时，当 1/2?g?3.1d?pp?U? t? （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d=60m计算带出速度。 pt代入已知数据求得 1/32?

5、2?g?4?p?d?0.399U?m/s tp?225? 校核雷诺数： R=0.532（0.4 R76.57Mpa,应力校核合格。 许用应力 pD0.2?3100i?2=?c?5.7mmt dt?2?100?0.85?0.2?p2? 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。 6椭圆封头 由于反应器压力较低，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0.15Mpa，设计温度为500摄

6、氏度，腐蚀裕量为2mm，封头焊缝系 数为0.85。 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。 K=1.0 形状系数为 封头厚度按下式进行计算 KD0.15?3100p?t=2.7mm? nt?2?100?0.85?0.5?0.15?p?20.5 考虑到便于焊接，故选取封头厚度为6mm。 7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p=p+0.1=0.3Mpa, p=1.25p=0.25Mpa,取两者中大 TT值，即pt=0.3Mpa。 水压试验时壁内应力 ?tDp?3.426000.3?eT

7、?120Mpa? T?22t?0.85?3.4 e?t0.5p?KD3.40.5?1?26000.3?eT?120Mpa T?2?2t0.85?3.4 e 已知0Cr18Ni9材料在常温下的屈服强度为=137Mpa，计算 s0.9=123.3Mpa s 可以知道水压试验时筒体壁内应力小于0.9，水压试验安全。 s9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 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 3/h 操作流量 m24829.3 操作压力