流化床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)

流化床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)年產(chǎn)萬(wàn)噸烯燒流化床反應(yīng)器設(shè)計(jì)操作工藝參數(shù)反應(yīng)溫度為：450°C反應(yīng)壓力為：(絕壓)操作空速為：廣5肝MTO成型催化劑選用Sr-SAPO-34催化劑粒徑范圍為：30-80Mm催化劑平均粒徑為60um催化劑顆粒密度為1500kg/m3催化劑裝填密度為750kg/m3催化性能：乙烯收率，％;丙烯收率，％;總收率，％0水醇質(zhì)量比為甲醇在450°C下的粘度根據(jù)常壓下氣體粘度共線圖查得為P甲醇450°C下的密度根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程估算為m3甲醇處理量：根據(jù)催化劑的催化性能總受率為％，甲醇的用量二烯炷質(zhì)量X(32/14)/烯炷的生產(chǎn)要求是35000t/a,屮醇的量為89385/ao操作氣速R,=辿<R,=辿<20當(dāng)流體流過(guò)顆粒床層的阻力等于床層顆粒重量時(shí)，床層中的顆粒開(kāi)始流動(dòng)起來(lái)，此時(shí)流體的流速稱為起始流化速度，記作U"起始流化速度僅與對(duì)于R『對(duì)于R『￡>1000的小顆粒幅1650/7 （1）對(duì)于的大顆粒J(0,-Q)g(2)24.5p(2)式中：也為顆粒的平均粒徑；P”P(pán)分別為顆粒和氣體的密度；M為氣體的粘度假設(shè)顆粒的雷諾數(shù)R/20，將已知數(shù)據(jù)代入公式（1）,校核雷諾數(shù)：將U"帶入弗魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)公式作為判斷流化形式的依據(jù)散式流化，陽(yáng)V；聚式流化，F(xiàn)rof>o代入已知數(shù)據(jù)求得根據(jù)判別式可知流化形式為散式流化。顆粒的帶出速度 ut床內(nèi)流體的速度等于顆粒在流體中的自山沉降速度（即顆粒的重力等于流體對(duì)顆粒的曳力）時(shí)，顆粒開(kāi)始從床內(nèi)帶出，此時(shí)流體的速度成為顆粒的帶出速度u=其最大氣速不能超過(guò)床層最小顆粒的帶出速度ut,其計(jì)算公式如下式所示：dUpR_A<0.418當(dāng)塔=卩 時(shí)，18(3)dUQ0.4<R =P1 <500當(dāng)切“ 時(shí)，rz、2il/3dP(4)dUpR=-P1->500當(dāng)切卩時(shí),1/2（5）流化床正常操作時(shí)不希望夾帶，床內(nèi)的最大氣速不能超過(guò)床層平均粒徑顆粒的帶出速度ut,因此用d尸60pm計(jì)算帶出速度。代入已知數(shù)據(jù)求得校核雷諾數(shù):Re尸（＜Repv500）流化床操作氣速如上所述，已知顆粒的臨界流化速度uh和催化劑的小顆粒的帶出4,對(duì)于采用高流化速度，其流化數(shù)（流化數(shù)二氣體表觀速度/臨界流化速度）可以選著300-1000,本裝置設(shè)汁使用流化數(shù)為1000,帶入訃算故本裝置的操作氣速為s為防止副反應(yīng)的進(jìn)行，本流化床反應(yīng)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。床徑的確定密相段直徑確定本流化床反應(yīng)器設(shè)汁處理能力為h。體積流量為h中醇?xì)怏w，即S。根據(jù)公式以及抑制副反應(yīng)的生過(guò)渡段高度根據(jù)公式以及抑制副反應(yīng)的生過(guò)渡段高度匸臣nuo即流化床反應(yīng)器密相段的公稱直徑為DN二稀相段直徑的確定在該段反應(yīng)器中，擴(kuò)大反應(yīng)器的體積，可以減緩催化劑結(jié)焦產(chǎn)，本廠設(shè)汁稀相段流化數(shù)為700,計(jì)算過(guò)程如下：將流速帶入公式(6)中即流化床反應(yīng)器稀相段的公稱直徑為DN二流化床床高床高分為三個(gè)部分，即反應(yīng)段，擴(kuò)大段，以及錐形段高度。甲醇處理量為M二h取質(zhì)量空速為2h=則催化劑的量為噸。山催化劑的裝填密度為730kg/m；所以靜床高度的確定H二〃哪化賀4=_67()()X4_=17加mfp兀D； 750x3.14x2.62 ,?？紤]到床層內(nèi)部的內(nèi)部構(gòu)件，取靜床層高度為。流化時(shí)的流化比取2,因此床層高度H產(chǎn)2血二。擴(kuò)大段高度取擴(kuò)大段直徑的三分之一，H：=o反應(yīng)段與擴(kuò)大段之間的過(guò)渡部分過(guò)度角為120°,III三角函數(shù),錐形段取錐底角為40°,取錐高為乩二，其錐底直徑為。l：l1此可得，流化床總同H—Hi+H：+H3+Hi=其長(zhǎng)徑比為二。床層的壓降流化床在正常操作時(shí)具有恒定的壓降，其壓降訃算公式為流化床壁厚流化床反應(yīng)器的操作溫度為450攝氏度，操作壓力為，設(shè)訃溫度為300攝氏度，設(shè)計(jì)壓力為，由于溫度較高，因此選擇0Crl8Ni9材料，該種材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力為lOOMpa，流化床體釆用雙面對(duì)接焊，局部無(wú)損探傷，取流化床體焊接接頭系數(shù)為〃二，壁厚的附加量取c二2mm。流化床壁厚：考慮到流化床較高，風(fēng)載荷有一定影響，取反應(yīng)器的設(shè)汁壁厚為6mm,流化床體的有效厚度為te=tr-C-C=o筒體的應(yīng)力按下式進(jìn)行計(jì)算八彎丄竺學(xué)空2=76.57咖2x3.4許用應(yīng)力[o]x<l>==85Mpa>應(yīng)力校核合格。門(mén)D 0.2x3100小…-—!---+c= +2=5.7mm2x100x0.85-0.2考慮到擴(kuò)對(duì)于擴(kuò)大段,大段，過(guò)渡段壓此均選取擴(kuò)力略有減小,并且擴(kuò)大段溫度較低，因大段、過(guò)渡段壁厚為6mnu錐形段階段為反應(yīng)氣體的預(yù)分布階段,未發(fā)生反應(yīng)，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6mm。6橢圓封頭由于反應(yīng)器壓力較低，封頭承壓不大，故選用應(yīng)用最為廣泛的橢圓形封頭,設(shè)計(jì)壓力為，設(shè)計(jì)溫度為500攝氏度，腐蝕裕量為2mm,封頭焊縫系數(shù)為。封頭高度取Imo選擇材料為0Crl8Ni9材料，在設(shè)計(jì)溫度下，其許用應(yīng)力為1OOMpao形狀系數(shù)為K二封頭厚度按下式進(jìn)行計(jì)算考慮到便于焊接，故選取封頭厚度為6mm7裙座裙座的療度按經(jīng)驗(yàn)選取為20mm,,高度為lm。水壓試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核水壓試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力有P尸P+二，P「二，取兩者中大值，即pt二。水壓試驗(yàn)時(shí)壁內(nèi)應(yīng)力已知0Crl8Ni9材料在常溫下的屈服強(qiáng)度為o尸137Mpa，計(jì)算°尸可以知道水壓試驗(yàn)時(shí)筒體壁內(nèi)應(yīng)力小于0=,水壓試驗(yàn)安全。旋風(fēng)分離器在流化床頂部，為防止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)分離器，根據(jù)旋風(fēng)分離器的規(guī)格，選用CLG型旋風(fēng)分離器，其中一級(jí)旋風(fēng)分離器的直徑為640mm，二級(jí)旋風(fēng)分離器的直徑為540mm。旋風(fēng)分離器的布置和結(jié)構(gòu)：一級(jí)旋風(fēng)分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)分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。主反應(yīng)器設(shè)計(jì)結(jié)