流化床反應器的設計ThefinaleditionwasrevisedonDecember14th,2020.年產萬噸烯燒流化床反應器設計1操作工藝參數反應溫度為：450°C反應壓力為：(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，%o水醇質量比為甲醇在450°C下的粘度根據常壓下氣體粘度共線圖查得為P甲醇450°C下的密度根據理想氣體狀態方程估算為m3甲醇處理量：根據催化劑的催化性能總受率為％,甲醇的用量二烯炷質量X(32/14)/烯炷的生產要求是35000t/a,中醇的量為89385/ao2操作氣速r,=辿<20當流體流過顆粒床層的阻力等于床層顆粒重量時，床層中的顆粒開始流動起來此時流體的流速稱為起始流化速度，記作。”起始流化速度僅與流體和顆粒的物性有關，其計算公式如下式所示:R(.=r,=辿<20當流體流過顆粒床層的阻力等于床層顆粒重量時，床層中的顆粒開始流動起來此時流體的流速稱為起始流化速度，記作。”起始流化速度僅與流體和顆粒的物性有關，其計算公式如下式所示:R(.=A￡>1000對于(P的小顆粒(1)(2)utJ(0,-Q)g24.5p式中：也為顆粒的平均粒徑；P”P分別為顆粒和氣體的密度；M為氣體的粘度假設顆粒的雷諾數R/20，將已知數據代入公式（1）,校核雷諾數:將。”帶入弗魯德準數公式作為判斷流化形式的依據散式流化，陽V；聚式流化，Frof>o代入已知數據求得根據判別式可知流化形式為散式流化。顆粒的帶出速度床內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顆粒的曳力）時，顆粒開始從床內帶出，此時流體的速度成為顆粒的帶出速度u=其最大氣速不能超過床層最小顆粒的帶出速度ut,其計算公式如下式所示：dUpR_a<0.4當菖P時，dUQ0.4<R=p1<500當切“時，rz、2il/3dp(4)dUpR=-pi->500當切P時，1/2(5)流化床正常操作時不希望夾帶，床內的最大氣速不能超過床層平均粒徑顆粒的帶出速度ut，因此匕用d尸60pm計算帶出速度。代入已知數據求得校核雷諾數：Re尸(<Rep<500)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,對于采用高流化速度，其流化數(流化數二氣體表觀速度/臨界流化速度)可以選著300-1000,本裝置設汁使用流化數為1000，帶入訃算故本裝置的操作氣速為s為防止副反應的進行，本流化床反應器設計密相和稀相兩段，現在分別對其直徑進行核算。3床徑的確定密相段直徑確定本流化床反應器設汁處理能力為h。體積流量為h中醇氣體，即S。根據公式D呼nuo(6)即流化床反應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器中，擴大反應器的體積，可以減緩催化劑結焦，以及抑制副反應的生產，本廠設汁稀相段流化數為700，計算過程如下：將流速帶入公式(6)中即流化床反應器稀相段的公稱直徑為DN二4流化床床高床高分為三個部分，即反應段，擴大段，以及錐形段高度。甲醇處理量為M二h取質量空速為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=〃哪化賀4=_67()()X4_=17加mfp兀Dx3.14x2.62,考慮到床層內部的內部構件，取靜床層高度為。流化時的流化比取2,因此床層高度H產2血二。擴大段高度取擴大段直徑的三分之一，H：=。反應段與擴大段之間的過渡部分過度角為120°,III三角函數，過渡段高度錐形段取錐底角為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=其長徑比為二。5床層的壓降流化床在正常操作時具有恒定的壓降，其壓降訃算公式為6流化床壁厚流化床反應器的操作溫度為450攝氏度，操作壓力為，設訃溫度為300攝氏度，設計壓力為，由于溫度較高，因此匕選擇0Crl8Ni9材料，該種材料在設計溫度下的許用應力為lOOMpa，流化床體采用雙面對接焊，局部無損探傷，取流化床體焊接接頭系數為〃二，壁厚的附加量取c二2mm。流化床壁厚：考慮到流化床較高，風載荷有一定影響，取反應器的設汁壁厚為6mm,流化床體的有效厚度為te=tr-C-C：=o筒體的應力按下式進行計算八鷺上竺學空2=76.57咖2x3.4許用應力[o]x<l>==85Mpa>應力校核合格。/?D0.2x3100小…-—!+c=2=5.7mm2x100x0.85-0.2考慮到擴對于擴大段'大段，過渡段壓此均選取擴力略有減小，并且擴大段溫度較低，因大段、過渡段壁厚為6mnu錐形段階段為反應氣體的預分布階段，未發生反應，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橢圓封頭由于反應器壓力較低，封頭承壓不大，故選用應用最為廣泛的橢圓形封頭，設計壓力為，設計溫度為500攝氏度，腐蝕裕量為2mm,封頭焊縫系數為。封頭高度取Imo選擇材料為0Crl8Ni9材料，在設計溫度下，其許用應力為1OOMpao形狀系數為K二封頭厚度按下式進行計算考慮到便于焊接，故選取封頭厚度為6mm7裙座裙座的療度按經驗選取為20mm,,高度為lm。8水壓試驗及其強度校核水壓試驗的試驗壓力有P尸P+二，P「乙取兩者中大值，即pt二。水壓試驗時壁內應力已知0Crl8Ni9材料在常溫下的屈服強度為o尸137Mpa，計算。尸可以知道水壓試驗時筒體壁內應力小于0=，水壓試驗安全。9旋風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，故在流化床擴大段設立二級旋風分離器，根據旋風分離器的規格，選用CLG型旋風分離器，其中一級旋風分離器的直徑為640mm,二級旋風分離器的直徑為540mm。旋風分離器的布置和結構：一級旋風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