流化床反应器的设计25

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1、年产3-5万吨烯炷流化床反应器设计1操作工艺参数反应温度为：450°C反应压力为：0.12MPa(绝压)操作空速为:l~5hdMTO成型催化剂选用Sr-SAPO-34催化剂粒径范围为：30〜80pm催化剂平均粒径为60

2、im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,67.1wt%；丙烯收率，22.4wt%；总收率,89.5wt%0水醇质量比为0.2甲醇在450°C下的粘度根据常压下气体粘度共线图查得为24.3

3、iPa.s甲醇450°C下的密度根据理想气体状态方程估算为0.54kg/m3

4、甲醇处理量：根据催化剂的催化性能总受率为89.5wt%,甲醇的用量=烯坯质量x(32/14)/0.895烯怪的生产要求是35000t/a,甲醇的量为89385/ao2操作气速2.1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R缈二气『<20來，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冇关，其让算公式如下式所示:>1000于的小颗粒1650//(1)对于的大颗粒1/224.5°式中：dp为颗粒的平均粒径；pp,p分别为颗粒和气体的密度;设颗粒的雷诺数Rcp<2

5、0,将已知数据代入公式(1),(、p-pgP

6、1为气体的粘度假0.0013m/$校核雷诺F出数:dg2.43x10-5R=%Umf6xl0-^0.0013x0.54=173xl0.3<2()将Umf带入弗鲁德准数公式作为判断流化形式的依据散式流化,Fmif<0.13；聚式流化，Fnnf>0.13o代入已知数据求得[/22f0.00132“0029dpg6.0x10~5x9.81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U

7、t床内流体的速度等于颗粒在流体中的口由沉降速度(即颗粒的重力等于流体对颗粒的曳力）时，颗粒开始从床内带岀，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Ut，其计算公式如下式所示：dU°R=卩『<0.4当ep“时,UrPp—PF18//(3)dipDr0.4500当ep“时,1/2Ur(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dp=60

8、imTI•算带出速度。代入已知数据

9、求得(、24p-p7g~

10、直径确定木流化床反应器设计处理能力为13.4t/ho体积流量为24829.3m3/h甲醇气体,即6.9m3/s0根据公式Dt=I4x6,9V3.14x1.3=2.6m即流化床反应器密和段的公称直径为DN=2.6m3.2稀相段直径的确定在该段反应器中，扩大反应器的体积，可以减缓催化剂结焦，以及抑制副反应的生产，木厂设计稀相段流化数为700,计算过程如下：“0=700〃吋=700x0.0013=0.91加/$将流速带入公式（6）H1皿=3“3.14x0.91即流化床反应器稀相段的公称直径为DN=3.1m4流化床床高床高分为三个部分，

11、即反应段，扩大段，以及锥形段高度。甲醇处理量为M=13.4t/h取质量空速为2h",则催化剂的量为6.7吨。由催化剂的装填密度为750kg/m3,所以静床高度的确定=1.7m加催化剂67°°x4pjiDj~750x3.14x2.62考虑到床层内部的内部构件，取静床层高度为2.0m。流化时的流化比取2,因此床层高度H1=2Hmt-3.4mo扩大段高度取扩大段直径的三分之一，H2=l.lmo反应段与扩大段Z间的过渡部分过度角为120°,由三角函数，过渡段高度("G)c°s30'22加'2锥形段取锥底角为40。，取锥高为H4=1.2m

12、,其锥底直径为1.5m。由此可得，流化床总高H=H]+H2+H3+H4=5.92m其长径比为5.92/2.6=2.3o5床层的压降流化床在正常操作时具有恒定的压降，其压降计算公式为=238kpamg_6700x9.81"T_~27^9-6流化床壁厚流化床反应器的