固定床流化床设计计算

1、炔烃液相选择加氢固定床床反应器设计计算由于固定床反应器具有结构简单、操作方便、操作弹性大、建设投资低等优点，而广泛应用于各类油品催化加氢裂化及精制、低碳烃类选择加氢精制等领域。将碳四馏分液相 加氢新工艺就是采用单台固定床绝热反应器进行催化选择加氢脱除碳四馏分中的乙基乙炔 和乙烯基乙炔等。在工业装置中，由于实际所采用的流速足够高，流体与催化剂颗粒间的 温差和浓差，除少数强放热反应外，都可忽略。对于固定床反应器来讲最重要的是处理好 床层中的传热和催化剂粒子内扩散传质的影响。一、固定床反应器设计碳四馏分选择性加氢反应器一般采用绝热固定床反应器。在工程上要确定反应器的几何尺寸，首先得确定出一定生产能力

2、下所需的催化剂容积，再根据高径比确定反应 器几何尺寸。反应器的设计主要依据试验结果和技术要求确定的参数，对反应器的大小及高径比、 催化剂床层和液体分布板等进行计算和设计。1.设计参数反应器进口温度：20 C进口压力：O.IMPa进料量（含氢气进料组分）体积流量：197.8m3/h质量流量：3951kg/h液相体积空速：400h-12.催化剂床层设计计算正常状态下反应器总进料量为 2040nVh液体体积空速400h-1贝U催化剂用量 VR 二V总/SV =2040/400 =5.1m3催化剂堆密度订=850kg/m3催化剂质量 mB 二订 VR =850 5.1kg = 4335kg求取最适宜的

3、反应器直径 D:设不同D时，其中高径比一般取2-10，设计反应器时，为了尽可能避免径向的影响， 取反应器的长径比5，则算出反应器的直径和高度为：按正常进料量 2040m3/h及液体空速 400h-1，计算反应器的诸参数：取床层高度L=5m则截面积S = VR/L =5.1/5=1.02m2床层直径 D 二 4S/ =、4 1.02/3.14 = 1.140m 因此，圆整可得反应器内径可以选择 1200mm此时，床层高度L二普二总 =4.512m反应器选型表4-1和表4-2为反应器类型表4-1固定床反应器类型比较反应器优点缺点备注绝热固定床反应器结构简单，反 应器单位体积内催化 剂量大，生产能力

4、大。反应过程中温 度变化大。主要用于热效应 不大的反应。自热式固定床以原料气作为冷却剂 来冷却床层，易维持 床层在一定的温度分 布。反应器结构复 杂造价高，只适合用于放热反 应。主要用于热效应 不咼的咼压反应 过程。多段绝热式固定 床床层之间设置气体的 冷却装置，有效的减 小了床内的温度变 化，有较咼的反应速 率。反应器结构简单， 能容纳较多的催化 剂，温度分布合理， 能是反应接近最佳温 度曲线进行，产能大， 转化率咼。传热较差。适合各种宽热效 应反应。总结比较三种固定床的优缺点以及结合本工艺特点选用绝热固 定床反应器。、流化床反应器设计1.1反应器设计原则（1）具有适宜的流体力学条件，流动性

5、能好，有利于热量传递和质量传递；（2）合理的结构，能有效的加速反应和水的脱除；（3）保证压力和温度符合操作条件；（4）操作稳定，调节方便，能适应各种操作条件的变化。1.2流化床反应器的设计以Superflex工艺为依托，以C4为原料，以ZSM-5分子筛为催化剂活性组分，通过流化 床反应器,将C 4转换为乙烯、丙烯产品。其特点是在 2个独立的流化床反应器（区）中分 别进行（乙烯和丁烯歧化反应）过程，产物汇总后进入分离系统，乙烯、丙烯产品出装置,C4及G以上组分循环返回反应器继续转化 G及以上组分两股物流在返回烯烃转化反应区之前 有少量驰放，以免惰性组分积累。催化剂顺次通过反应器，经汽提后进入再生

6、器烧焦，再生催 化剂连续返回反应器以实现连续反应-再生。1.3流化床反应器计算说明1.基本参数：催化剂颗粒密度：-1500kg/m3催化剂堆密度：B = 700kg / m3催化剂平均粒径：dp =0.12m=1.2 10m （属于B区粒子）混合气体粘度：2.0 10-5Pa.s反应温度：T=550 oC反应压力：P= 0.2MPaC4处理流量：m0 = 30584m3 / h混合气体密度：?二 m0/V0 = 30584/17505 =1.75 kg/m3流化床出口流量：V1 = 29667 m3/h4 4 2 2 2 2 工艺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

7、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：d u |对于Rep = 20的小颗粒mfrl I 1 p对于Rep二p f1000的大颗粒由于C4裂解反应需要较长的接触时间，故流化床的操作线速不必太高设 Re :：: 20 ,Umfdp(Pp P)g ( 1.210 )2 3 x( 1500 1650_165 2.0 10= 6.41 10m/s复核Re值，Re二呼1.2 10* 6.41 10” 1.752.0如0*= 0.0673 ： 20将U mf复带入弗鲁德准数公式Fmf2如dpg32(6.41 10 )1.2 1

8、0* 9.8= 0.035 ： 0.13流化形式为散式流4.221操作气速(1)起始流化速度Umf的确定故假设Re :：: 20合理。2将Umf带入弗鲁德准数公式Fgf二作为判断流化形式的依据。散式流化, dpgFrmf 0. 13 聚式流化，Fgf 0.13代入已知数据求得根据反应动力学，为了确保 C4馏分在一定时间内保持较高的转化率，需控制 C4馏分 质量空速为I5h_ 10 C4馏分质量流量为30584kg/h。根据操作空速为3h,以反应空速计 算催化剂装填量为 mcat=30584/3=10195kg(3)静床层高度Lo的确定催化剂堆密度：-700kg / m33流化床操作气速操作速度

9、U0表示流化床在正常操作时流体的速度，一般Umf 2400排气孔尺寸（mm 80 80 100排气孔中心线至裙座壳顶端的距离（mr）140180220有保温层的裙座上部应按图所示均匀设置排气管，排气管规格按表的规定。图1-1裙座上的排气管结构表1-4排气管规格参照表塔式容器内直径（mm6001200140024002400排气孔尺寸（mm 89 X 4 89X 4 108X 4排气孔中心线至裙座壳顶端的距离（mr）i140180220（15）隔气圈当塔式容器下封头的设计温度大于或等于 400C时，在裙座上部靠近封头处应设置隔气 圈，隔气圈分为可拆和不可拆两种。本装置选用比较经济的碳素钢为材料，

10、 选用内径为100mr的排气管，而反应器反应温度 为550E，故在裙座上部靠近封头处设置隔气圈。（16）裙座人孔人孔裙座用于维修检查反应器锥体及甲醇进料管道，一般设计比较简单，只是在裙座 上开两个口。为了便于检修人员的进出，设计人孔的直径为1500mm4.223再生器扩大段直径锥体段高度D=4m1 =1.2m600C下，空气密度为0.625kg/m3，黏度为4 10Pa s，催化剂循环量为1000kg/h ,空气的质量流量为1000kg/h。空气进口的体积流量为1600m3/h。出口的体积流量约为 2000m3/h。同上计算得:浓相段直径Di =3m静床层高度H=0.39m浓相段高度Hf =0.6m稀相段高度为3m;设计压力0.25MPa,设计温度650C，材料为0Cr18Ni9，则其许用应力为42MP根据 壁厚公式，计算得，稀相段及密相段厚度为 7mm;过渡段厚度为7mm扩大段厚度为8mm 锥体部分厚度为7mm其加强段厚度为15mm长度为0.7m；上部封头厚度为8mm深度为 1000mm直边高度为50mm其他附件接管，取热器，旋风分离器按国家标准设计。乙烯丙烯选择性可达到90%以上，并且乙烯与丙烯之间的比例可以调节，主要是通 过反应温度