流化床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)

1、丙烯睛流化床反響器的設(shè)計(jì)學(xué) 院：化工與藥學(xué)院班 級(jí)：2021 化學(xué)工程與工藝1、2班學(xué)生姓名：翟鵬飛肖暢裴一歌徐嘉星廖鵬飛田儀長(zhǎng)指導(dǎo)教師：張麗麗完成日期： 2021 年12月10日指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：成績(jī)：教師簽名：目錄1設(shè)計(jì)生產(chǎn)水平及操作條件 12操作氣速的選擇 13流化床床徑確實(shí)定 23.1 密相段直徑確實(shí)定 23.2 稀相段直彳5確實(shí)定 23.3 擴(kuò)大段直徑確實(shí)定 24流化床床高 24.1 流化床的根本結(jié)構(gòu) 24.2 催化劑用量及床高 35床層的壓降 36選材及筒體的設(shè)計(jì) 47封頭的設(shè)計(jì) 48裙座的選取 59水壓試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核 510旋風(fēng)別離器的計(jì)算 511主反響器設(shè)計(jì)結(jié)果 5丙烯睛流化床反

2、響器的設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)生產(chǎn)水平及操作條件反響溫度為：440 c反響壓力為：1atm丙烯月青氨氧化法催化劑選用：sac-2000催化劑粒徑范圍為：4488仙m催化劑平均粒徑為：50 m催化劑平均密度為：1200kg/m3催化劑裝填密度為：640kg/m3催化性能：丙烯月青單收78.0%;乙月青單收4.0%;氫氟酸單收7.0%耐磨強(qiáng)度4.0wt%接觸時(shí)間：10s流化床反響器設(shè)計(jì)處理水平：420.5kmol/h2操作氣速的選擇流化床的操作氣速lb=0.6m/s,為預(yù)防副反響的進(jìn)行,本流化床反響器設(shè)計(jì) 密相和稀相兩段,現(xiàn)在分別對(duì)其直徑進(jìn)行核算3流化床床徑確實(shí)定3.1 密相段直徑確實(shí)定本流化床反響器設(shè)計(jì)處理水

3、平為 420.5kmol/h原料氣體,根據(jù)公式：V-氣體體積流量,m3/sU0-流化床操作氣速,m/s即流化床反響器濃相段的公稱直徑為 DN=3.9m3.2 稀相段直徑確實(shí)定稀相段直徑和密相段直徑一樣,即 Dn=3.81m即流化床反響器稀相段的公稱直徑為 DN=3.9m3.3 擴(kuò)大段直徑確實(shí)定在該段反響器中,擴(kuò)大反響器的體積,可以減緩催化劑結(jié)焦,以及抑制副反應(yīng)的生產(chǎn),可采用經(jīng)驗(yàn)把此段操作氣速取為稀相段操作氣速的一半.即 ：將流速帶入公式中：即流化床反響器擴(kuò)大段的公稱直徑為DN=5.4m4流化床床高4.1 流化床的根本結(jié)構(gòu)床高分為三個(gè)局部,即反響段,擴(kuò)大段以及錐形段高度4.2 催化劑用量及床高催

4、化劑的總體積Vr 冷是決定反響器主要尺寸的根本依據(jù).原料氣體處理量為V=6.83m3/s.其中靜床高度計(jì)算式為：催化劑堆體積為：Vr =V氣體Mt接觸=6.83x10 = 68.3m3催化劑質(zhì)量為：m催化劑=P堆xVr =640x68.3 = 43712kg故靜床高度為：密相段的高度：Hi =2Hmf =2 5.7= 11.4m稀相段的高度： 出=2口11=2 3.9 = 7.8m即反響段的高度為：H = H1 - H2 =11.4 7.8 = 19.2m擴(kuò)大段高度取擴(kuò)大段直徑的三分之一,即H3=5.4 13= 1.8m反響段與擴(kuò)大段之間的過(guò)渡局部過(guò)度角為 120.由三角函數(shù),過(guò)渡段高度為：錐

5、形段取車t底角為40°,取錐高為Hs=1.2m,其錐底直徑為1.5m.由此可得, 流化床床高：其高徑比為：5床層的壓降流化床在正常操作時(shí)具有恒定的壓降,其壓降計(jì)算公式為：6選材及筒體的設(shè)計(jì)流化床反響器白操作溫度為440攝氏度,操作壓力為0.1Mpa,設(shè)計(jì)溫度為 500攝氏度,設(shè)計(jì)壓力為0.11Mpa.由于溫度較高,因此選擇0Cr18Ni9材料,該 種材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力為100Mpa流化床體采用雙面對(duì)接焊,局部無(wú) 損探傷,取流化床體焊接接頭系數(shù)為 小=0.85,壁厚的附加量取C=2mm流化床 的計(jì)算厚度：考慮到流化床較高,風(fēng)載荷有一定影響,取反響器的名義厚度為,流化床筒體的有效

6、厚度為：,；e = -n -C =3mm筒體的應(yīng)力按下式進(jìn)行計(jì)算：許用應(yīng)力fe%=100x0.85 = 85Mpa >71.56Mpa ,應(yīng)力校核合格.對(duì)于擴(kuò)大段：考慮到擴(kuò)大段,過(guò)渡段壓力略有減小,并且擴(kuò)大段溫度較低,因此均選取擴(kuò) 大段、過(guò)渡段壁厚為5mm錐形段為反響氣體的預(yù)分布階段,未發(fā)生反響,溫度較低直徑較小,因此壁 厚更小,但為考慮選材與安裝的方便性,其壁厚也選取為5mm7封頭的設(shè)計(jì)由于反響器壓力較低,封頭承壓不大,應(yīng)選用應(yīng)用最為廣泛的橢圓形封頭,設(shè)計(jì)壓力為0.11Mpa,設(shè)計(jì)溫度為440攝氏度,腐蝕裕量為2mm,封頭焊縫系數(shù) 為0.85.封頭高度取1m.選擇材料為0Cr18Ni9

7、材料,在設(shè)計(jì)溫度下,其許用應(yīng) 力為100Mpa形狀系數(shù)為K=1.0.封頭厚度按下式進(jìn)行計(jì)算：考慮到便于焊接,應(yīng)選取封頭厚度為 5mm8裙座的選取裙座的厚度取20mm高度為1m9水壓試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核水壓試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力PT=1.25P=0.1375Mpa.水壓試驗(yàn)時(shí)壁內(nèi)應(yīng)力為：0Cr18Ni9材料在常溫下的屈服強(qiáng)度為 Fk=137Mpa計(jì)算0.9ReL=123.3Mpa可以知道水壓試驗(yàn)時(shí)筒體壁內(nèi)應(yīng)力小于0.9ReL,水壓試驗(yàn)平安.10旋風(fēng)別離器的計(jì)算在流化床頂部,為預(yù)防小粒徑催化劑顆粒隨氣體被帶出,故在流化床擴(kuò)大段 設(shè)立二級(jí)旋風(fēng)別離器.催化劑顆粒直徑范圍為44 pm-88m從反響器出來(lái)的氣體流速Ui=23.78m/s.一級(jí)別離器直徑計(jì)算：標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)別離器N=5旋風(fēng)別離器的布置和結(jié)構(gòu)：一級(jí)旋風(fēng)別離器的料腿下伸到床底部, 下料腿端 部安裝錐形堵頭,使催化劑能夠隨自下而上的氣流進(jìn)入下料管內(nèi). 二級(jí)旋風(fēng)別離 器下料腿置入床層稀相區(qū),下料腿端部安裝擋風(fēng)帽和翼閥.11主反響器設(shè)計(jì)結(jié)果主反響器最終設(shè)計(jì)結(jié)果如下：工程名稱主反響流化床反響器操作介質(zhì)丙烯、氨氣、氧氣6.83操作流量m3/s操作壓力MPa0.1