流化床反应器的简介及其工业应用

合集下载

气固流化床在工业领域中的应用研究

气固流化床在工业领域中的应用研究

气固流化床在工业领域中的应用研究气固流化床作为一种新型反应器,由于其操作灵活性、传热传质效率高等优点,已经在众多工业领域中得到了广泛的应用。

一、环保领域中的应用气固流化床在环保领域中的应用主要体现在以下几个方面。

1、气固等离子体反应器气固等离子体反应器运用了气体放电技术和气固流化技术,可以高效地降解废气中的污染物。

同时,该反应器可以大幅度减少处理设备的体积和重量,降低设备的废气排放量,因此得到了广泛应用。

2、生物颗粒氧化器生物颗粒氧化器主要用于废水或含有生物质的物质的处理,通过气固流化床内的微生物来进行有机物分解。

该反应器具有反应速度快、能耗低、操作简单的特点。

二、化工领域中的应用气固流化床在化工领域中的应用也相当广泛,随着科学技术的发展,气固流化床反应器在化学合成、催化剂生产等方面得到了广泛应用。

1、化学合成气固流化床反应器在化学合成中具有高效传质、催化作用和操作灵活等优点,可以大幅度提高化学合成反应的效率。

2、催化剂生产催化剂是目前化工工业中应用最广泛的一类化学品,其生产的质量对整个生产过程具有非常重要的影响。

气固流化床反应器在催化剂生产中的作用非常明显,可以大幅度提高催化剂的制备质量,同时也可以提高生产效率。

三、能源领域中的应用能源领域是引领现代工业发展的重要领域之一,气固流化床在能源领域中的应用也十分广泛。

1、燃气化气固流化床反应器在燃气化领域中起到了十分重要的作用,它可以实现多种燃料的燃气化,包括煤、天然气、生物质等。

在能源短缺的背景下,气固流化床的燃气化技术可以为我国的能源供应提供有力支持。

2、沸腾床燃烧沸腾床燃烧是一种将燃料在固定氧化剂中进行燃烧的技术,该技术不仅可以降低燃烧产生的污染物,还可以实现燃料的高效利用。

综上所述,气固流化床反应器在工业领域中广泛应用已经成为一种普遍趋势。

未来,随着科学技术的不断发展,气固流化床反应器将会在更多领域发挥着重要作用。

流化床反应器

流化床反应器
流化床反应器
概述
流化床反应器 (fluidized bed reactor) 是利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处 于悬浮运动状态,并进行气固相反应过程或液固相反应 过程的反应器。在用于气固系统时,又称沸腾床反应器 流化床反应器通常为一直立的圆筒型容器,容器下部 一般设有分布板,细颗粒状的固体物料装填在容器内,流 体向上通过颗粒层,当流速足够大时,颗粒浮起,呈现流 化状态。由于气固流化床内通常出现气泡相和乳化相,状 似液体沸腾,因而流化床反应器亦称为沸腾床反应器。
△P-u关系图的应用:
• 观察流化床的压力降变化可以判断流化质量。 • 如:正常操作时,压力降的波动幅度一般较小, 波动幅度随流速的增加而有所增加。在一定的流 速下,如果发现压降突然增加,而后又突然下降, 表明床层产生了节涌(腾涌)现象。形成气栓时 压降直线上升,气栓达到表面时料面崩裂,压降 突然下降,如此循环下去。这种大幅度的压降波 动破坏了床层的均匀性,使气固接触显著恶化, 严重影响系统的产量和质量。有时压降比正常操 作时低,说明气体形成短路,床层产生了沟流现 象。
5
1/ 2 ep
当: 500 Rep 2 10 时 CD 0.43
这样,可得到ut计算式:
当Rep 0.4时 ut
2 gd p ( s f )
18
0.5 ep
2d p ( s f ) gR 当0.4 Rep 500时 ut 15 f
对球形粒子作力平衡:

6
d s g
3 p

6
d f g CDS
3 p

4
2 dp (
f ut2
2
)
CDS 为单颗粒的曳力系数 式中:

流化床反应器概念

流化床反应器概念

流化床反应器概念
流化床反应器是一种用于化学反应或物理过程的设备,其特点是将固体催化剂或固体颗粒悬浮在气流中,形成类似于液体的流动状态,从而提高反应速率和转化率。

流化床反应器广泛应用于石油化工、环保、食品、制药等领域。

流化床反应器的工作原理是通过高速气体流动引起床层内颗粒
的悬浮,形成类似于流体的状态。

在这种状态下,固体颗粒与气体之间的传热和传质效果显著提高,反应速率和转化率也随之增加。

同时,床层内的颗粒也容易被混合和均匀分布,从而减少了温度和浓度的变化对反应的影响。

流化床反应器的优点包括反应速率快、转化率高、操作灵活、能耗低等。

此外,由于液体反应物或产物没有固定的界面,流化床反应器也适用于乳化催化剂、生物催化剂等特殊反应体系。

然而,流化床反应器也存在一些缺点,如固体颗粒的损失、床层内的气固流动不稳定等问题。

因此,在设计和运行流化床反应器时需注意这些问题。

总之,流化床反应器是一种重要的化工设备,可以提高反应效率和降低能耗。

随着技术的不断发展,流化床反应器在工业生产中的应用前景将会更加广阔。

- 1 -。

流化床反应器概述

流化床反应器概述

流化床简介按照床层的外形分类可分为圆筒形和圆锥形流化床。

圆筒形流化床反应器结构简单,制造容易,设备容积利用率高。

圆锥形流化床反应器的结构比较复杂,制造比较困难,设备的利用率较低,但因其截面自下而上逐渐扩大,故也具有很多优点: 1、适用于催化剂粒度分布较宽的体系由于床层底部速度大,较大颗粒也能流化,防止了分布板上的阻塞现象,上部速度低,减少了气流对细粒的带出,提高了小颗粒催化剂的利用率,也减轻了气固分离设备的负荷。

这对于在低速下操作的工艺过程可获得较好的流化质量。

2、由于底部速度大,增强了分布板的作用床层底部的速度大,孔隙率也增加,使反应不致过分集中在底部,并且加强了底部的传热过程,故可减少底部过热和烧结现象。

3、适用于气体体积增大的反应过程气泡在床层的上升过程中,随着静压的减少,体积相应增大。

采用锥形床,选择一定的锥角,可适应这种气体体积增大的要求,使流化更趋平稳。

按照床层中是否设置有内部构件分类可分为自由床和限制床。

床层中设置内部构件的称为限制床,未设置内部构件的称为自由床。

设置内部构件的目的在于增进气固接触,减少气体返混,改善气体停留时间分布,提高床层的稳定性,从而使高床层和高流速操作成为可能。

许多流化床反应器都采用挡网、挡板等作为内部构件。

对于反应速度快、延长接触时间不至于产生严重副反应或对于产品要求不严的催化反应过程,则可采用自由床,如石油炼制工业的催化裂化反应器便是典型的一例。

按照反应器内层数的多少分类可分为单层和多层流化床。

对气固相催化反应主要采用单层流化床。

多层式流化床中,气流由下往上通过各段床层,流态化的固体颗粒则沿溢流管从上往下依次流过各层分布板,如用于石灰石焙烧的多层式流化床的结构。

按是否催化反应分类分为气固相流化床催化反应器和气固相流化床非催化反应器两种。

以一定的流动速度使固体催化剂颗粒呈悬浮湍动,并在催化剂作用下进行化学反应的设备是气固相流化床催化反应器,它是气固相催化反应常用的一种反应器。

流化床反应器

流化床反应器

流化床反应器1. 简介流化床反应器是一种广泛应用于化工领域的反应设备,其特点是颗粒固体在气体流动的作用下呈现流化状态。

流化床反应器具有高传热、高传质、均匀的温度和浓度分布等优点,因此在催化反应、气固反应、气液反应等方面具有重要应用价值。

2. 工作原理流化床反应器由反应器本体、气体分布器、颗粒固体循环器等组成。

在反应器中,气体经过气体分布器均匀地从底部进入反应器,使颗粒固体床呈现流化状态。

底部进入的气体将颗粒固体床推动向上运动,使其呈现明显的液化状态。

在流化床反应器中,颗粒固体的运动状态可以分为床层状态、混合带和床板状态三个区域。

•床层状态:床层状态是指颗粒固体床的顶层,颗粒固体处于相对松散的状态,在底部进气的作用下,床层呈现液化状态,颗粒固体浮在气体流中。

•混合带:混合带是床层状态和床板状态之间的过渡带,颗粒固体在这个区域内的运动状态介于床层状态和床板状态之间。

•床板状态:床板状态是指颗粒固体床的底部,床板上的颗粒固体比较密集,呈现固体状态,床板的作用是支撑颗粒固体床的运动并反应底部进入的气体。

3. 应用领域3.1 催化反应流化床反应器在催化反应方面有着广泛的应用。

其优点是具有较大的接触面积和较高的传质速率,可以提高催化反应的反应速率和转化率。

此外,流化床反应器还具有温度均匀和活性物质的均匀分布等特点,从而有助于提高催化反应的选择性和稳定性。

常见的催化反应包括催化裂化、催化重整、催化加氢等。

3.2 气固反应流化床反应器在气固反应方面也有着重要的应用。

气固反应是指气体与固体之间发生的化学反应。

流化床反应器由于其颗粒固体床的特点,使气体与固体之间的接触充分,从而实现高效的气固反应。

常见的气固反应包括氧化反应、还原反应、氯化反应等。

3.3 气液反应流化床反应器在气液反应方面也有广泛的应用。

气液反应是指气体与液体之间发生的化学反应。

流化床反应器可以通过调节气体和液体的进料速度和浓度,实现气液相的均匀分布和快速混合。

流化床反应器概念

流化床反应器概念

流化床反应器概念
流化床反应器是一种广泛应用于化学工业中的反应器,它是一种高效
的反应器,能够实现高效的传质和反应。

流化床反应器的主要特点是
反应物在反应器中呈现出流化状态,即反应物在反应器中呈现出类似
于流体的状态,这种状态下反应物能够充分混合,反应速率也会得到
提高。

流化床反应器的主要构成部分包括反应器本体、气体分配器、床层材料、反应物进料口、产物出料口等。

反应器本体是流化床反应器的主
要部分,它通常由一个圆柱形的容器构成,容器内部填充有一定的床
层材料。

气体分配器是用来分配气体的装置,它通常位于反应器底部,能够将气体均匀地分配到床层中。

床层材料是反应器中填充的材料,
它通常是一些具有良好流动性的颗粒状物质,如砂子、石英砂等。


应物进料口和产物出料口则是用来进出反应物和产物的装置。

流化床反应器的工作原理是,反应物进入反应器后,通过气体分配器
将气体均匀地分配到床层中,使床层中的颗粒物质呈现出流化状态。

在这种状态下,反应物能够充分混合,反应速率也会得到提高。

反应
物在床层中反应后,产生的产物会随着气体一起流动,最终通过产物
出料口排出反应器。

流化床反应器具有许多优点,如反应速率快、传质效率高、反应物质
料利用率高等。

同时,流化床反应器也存在一些缺点,如床层材料易
于磨损、反应器内部易于积垢等。

因此,在使用流化床反应器时,需
要注意反应器的维护和清洗。

总之,流化床反应器是一种高效的反应器,能够实现高效的传质和反应。

它在化学工业中有着广泛的应用,是一种非常重要的反应器类型。

流化床基本原理及其工业应用

流化床基本原理及其工业应用

流化床基本原理及其工业应用流化床是一种重要的固体颗粒流动技术,具有广泛的工业应用。

本文将从流化床的基本原理和其工业应用两个方面进行介绍。

一、流化床的基本原理流化床是指在气体或液体的作用下,固体颗粒在床层内呈现出流动状态的现象。

它是通过将气体或液体从床层底部引入,使颗粒悬浮并形成流动状态。

在流化床中,颗粒之间的相互作用力是通过床层内流动的气体或液体介质传递的。

颗粒在床层内的流动速度受到介质流速和颗粒之间的相互作用力的影响。

流化床的基本原理可以总结为三个方面:1. 流体力学:气体或液体通过给床层施加一定的速度,使颗粒悬浮并呈现流动状态。

流体的作用力使颗粒之间产生剪切力,从而使颗粒流动。

2. 颗粒力学:颗粒之间的相互作用力包括颗粒之间的重力、静电力、摩擦力等。

这些力的平衡和不平衡决定了颗粒的运动状态和流动性质。

3. 热力学:流化床中的热传递是通过颗粒之间的碰撞和气体的对流传热来实现的。

热量的传递和分布对床层内颗粒的运动和反应过程都有重要影响。

二、流化床的工业应用流化床具有广泛的工业应用,涉及化工、石油、能源、环境等诸多领域。

下面将介绍其中几个典型的应用案例。

1. 催化反应流化床在催化反应中具有重要作用。

催化剂颗粒在流化床中悬浮并与流体接触,通过与流体中的反应物发生反应,实现催化反应。

流化床催化反应具有高传质速度、高反应效率和良好的温度控制等特点,广泛用于石油炼制、化工合成等领域。

2. 颗粒干燥流化床在颗粒干燥过程中也有广泛应用。

将湿颗粒引入流化床中,通过热空气对颗粒进行加热和干燥,使颗粒中的水分蒸发。

流化床干燥具有干燥速度快、热效率高、干燥均匀等优点,被广泛应用于食品、医药、化工等行业。

3. 固体分离流化床在固体分离过程中也有重要应用。

通过调节流化床中气体和颗粒的流速和密度,实现固体颗粒的分离和筛选。

流化床固体分离具有分离效率高、操作灵活、设备结构简单等优点,广泛应用于颗粒材料的分级、分离和回收等工艺。

流化床基本原理及其工业应用

流化床基本原理及其工业应用

流化床基本原理及其工业应用1. 流化床的基本原理流化床是一种广泛应用于化工、石化、生化和能源等领域的重要设备,其基本原理是在气体流动的情况下,通过调节气体流速和颗粒物料的性质,使颗粒物料像流体一样表现。

流化床具有以下几个基本特点: - 颗粒物料在床内呈现流体化的状态;- 颗粒物料与气体之间存在有效的固、气两相传质和传热; - 颗粒物料间的运动由气体带动。

流化床的基本原理可归结为压力平衡原理、流体力学原理和传质传热原理。

1.1 压力平衡原理在流化床中,床层内气固两相之间存在一定的压力差,称为床层压降。

当气体向上流动时,床层的固体颗粒会因重力作用下沉,形成颗粒床;而当气体的速度增加,颗粒床会呈现流化的状态,颗粒床内颗粒的上升速度与气体的速度相等。

此时,气固两相的压降达到平衡,称为床层压降平衡,也即流化床的压力平衡。

1.2 流体力学原理流化床的流体力学原理主要包括床层内颗粒的运动规律和气固两相之间的相互作用。

颗粒的运动形式主要有下沉、上升和运动流动三种模式,其中上升和运动流动是流化床的两种基本状态。

气固两相之间的相互作用通过气体流速、颗粒物料的粒径、密度和形状等参数来调节,从而实现颗粒物料的流化。

1.3 传质传热原理在流化床中,气固两相之间的传质传热是流化床工艺中的重要问题。

颗粒床内的颗粒表面提供了大量的传质传热面积,这对传质传热过程非常有利。

此外,颗粒物料间的颗粒流动还可通过对流和扩散等现象加强传质传热作用。

传质传热的过程受到气体流速、颗粒物料性质和温度差等因素的影响,可以通过调节这些参数来优化传质传热效果。

2. 流化床的工业应用流化床由于其独特的性质和优势,在各个领域都有着广泛的工业应用。

以下是流化床的一些典型应用:2.1 颗粒物料的干燥在化工和制药等领域,颗粒物料的干燥是一个常见的工艺过程。

利用流化床的特点,可以将颗粒物料置于流化床中,通过在气体中加热和颗粒物料的流动,实现物料的快速干燥。

流化床干燥设备具有干燥速度快、温度均匀、产品质量稳定等优点。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

流化床反应器的简介及其工业应用1 流化床反应器概述流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态,并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器。

在用于气固系统时,又称沸腾床反应器。

流化床反应器在现代工业中的早期应用为20世纪20年代出现的粉煤气化的温克勒炉;但现代流化反应技术的开拓,是以40年代石油催化裂化为代表的。

目前,流化床反应器已在化工、石油、冶金、核工业等部门得到广泛应用。

按照床层的外形分类,可分为圆筒形和圆锥形流化床。

圆筒形流化床反应器结构简单,制造容易,设备容积利用率高。

圆锥形流化床反应器的结构比较复杂,制造比较困难,设备的利用率较低,但因其截面自下而上逐渐扩大,故也具有很多优点:1、适用于催化剂粒度分布较宽的体系由于床层底部速度大,较大颗粒也能流化,防止了分布板上的阻塞现象,上部速度低,减少了气流对细粒的带出,提高了小颗粒催化剂的利用率,也减轻了气固分离设备的负荷。

这对于在低速下操作的工艺过程可获得较好的流化质量。

2、由于底部速度大,增强了分布板的作用床层底部的速度大,孔隙率也增加,使反应不致过分集中在底部,并且加强了底部的传热过程,故可减少底部过热和烧结现象。

3、适用于气体体积增大的反应过程气泡在床层的上升过程中,随着静压的减少,体积相应增大。

采用锥形床,选择一定的锥角,可适应这种气体体积增大的要求,使流化更趋平稳。

按照床层中是否设置有内部构件分类,可分为自由床和限制床。

床层中设置内部构件的称为限制床,未设置内部构件的称为自由床。

设置内部构件的目的在于增进气固接触,减少气体返混,改善气体停留时间分布,提高床层的稳定性,从而使高床层和高流速操作成为可能。

许多流化床反应器都采用挡网、挡板等作为内部构件。

对于反应速度快、延长接触时间不至于产生严重副反应或对于产品要求不严的催化反应过程,则可采用自由床,如石油炼制工业的催化裂化反应器便是典型的一例。

流化床反应器的优点流化床内的固体粒子像流体一样运动,由于流态化的特殊运动形式,使这种反应器具有如下优点:1、由于可采用细粉颗粒,并在悬浮状态下与流体接触,流固相界面积大(可高达3280~16400m²/m³),有利于非均相反应的进行,提高了催化剂的利用率。

2、由于颗粒在床内混合激烈,使颗粒在全床内的温度和浓度均匀一致,床层与内浸换热表面间的传热系数很高[200~400W/(m²•K)],全床热容量大,热稳定性高,这些都有利于强放热反应的等温操作。

这是许多工艺过程的反应装置选择流化床的重要原因之一。

流化床反应器的缺点1、气体流动状态与活塞流偏离较大,气流与床层颗粒发生返混,以致在床层轴向没有温度差及浓度差。

加之气体可能成大气泡状态通过床层,使气固接触不良,使反应的转化率降低。

因此流化床一般达不到固定床的转化率。

2、催化剂颗粒间相互剧烈碰撞,造成催化剂的损失和除尘的困难。

综上所述,流化床反应器比较适用于下述过程:热效应很大的放热或吸热过程;要求有均一的催化剂温度和需要精确控制温度的反应;催化剂寿命比较短,操作较短时间就需更换(或活化)的反应;有爆炸危险的反应,某些能够比较安全地在高浓度下操作的氧化反应,可以提高生产能力,减少分离和精制的负担。

2 流化床反应器设计参数要求对于一般的工业流化床反应器,需要控制和测量的参数主要有颗粒粒度、颗粒组成、床层压力和温度、流量等。

这些参数的控制除了受所进行的化学反应的限制外,还要受到流态化要求的影响。

实际操作中是通过安装在反应器上的各种测量仪表了解流化床中的各项指标,以便采取正确的控制步骤达到反应器的正常工作。

1.颗粒粒度和组成的控制如前所述,颗粒粒度和组成对流态化质量和化学反应转化率有重要影响。

下面介绍一种简便而常用的控制粒度和组成的方法。

在氨氧化制丙烯腈的反应器内,采用的催化剂粒度和组成中,为了保持<44μm的“关键组分(即对流态化质量起关键作用的较小粒度的颗粒。

)”粒子在20%~40%之间,在反应器上安装一个“造粉器”。

当发现床层内<44μm的粒子小于12%时,就启动造粉器。

造粉器实际上就是一个简单的气流喷枪,它是用压缩空气以大于300m/s的流速喷入床层,粘结的催化剂粒子即被粉碎,从而增加了小于44μm粒子的含量。

在造粉过程中,要不断从反应器中取出固体颗粒样品,进行粒度和含量的分析,直到细粉含量达到要求为止。

2.压力的测量与控制压力和压降的测量,是了解流化床各部位是否正常工作较直观的方法。

对于实验室规模的装置,U型管压力计是常用的测压装置,通常压力计的插口需配置过滤器,以防止粉尘进入U型管。

工业装置上常采用带吹扫气的金属管做测压管。

测压管直径一般为12~25.4mm,反吹风量至少为1.7m3/h。

反吹气体必须经过脱油、去湿方可应用。

为了确保管线不漏气,所有丝接的部位最后都是焊死的,阀门不得漏气。

3.温度的测量与控制流化床催化反应器的温度控制取决于化学反应的最优反应温度的要求。

一般要求床内温度分布均匀,符合工艺要求的温度范围。

通过温度测量可以发现过高温度区,进一步判断产生的原因是存在死区,还是反应过于剧烈,或者是换热设备发生故障。

通常由于存在死区造成的高温,可及时调整气体流量来改变流化状态,从而消除死区。

如果是因为反应过于激烈,可以通过调节反应物流量或配比加以改变。

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来,此时流体的流速称为起始流化速度,记作U mf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:对于的小颗粒()2U 1650p p mf d gρρμ-= (1)对于的大颗粒 ()1/2d U 24.5p p mfg ρρρ⎡⎤-=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ (2)式中:d p 为颗粒的平均粒径;ρp ,ρ分别为颗粒和气体的密度;μ为气体的粘度假设颗粒的雷诺数R ep <20,将已知数据代入公式(1),()()22561015000.549.81U 0.0013/516501650 2.4310d g p p m s mf ρρμ⎛⎫--⨯-⨯ ⎪⎝⎭===-⨯⨯校核雷诺数:3U 56100.00130.54mf =1.73102052.4310d p R ep ρμ--⨯⨯⨯==⨯<-⨯将U mf 带入弗鲁德准数公式作为判断流化形式的依据散式流化,F rmf <0.13;聚式流化,F rmf >0.13。

2.2 颗粒的带出速度Ut床内流体的速度等于颗粒在流体中的自由沉降速度(即颗粒的重力等于流体对颗粒的曳力)时,颗粒开始从床内带出,此时流体的速度成为颗粒的带出速度U t 其最大气速不能超过床层最小颗粒的带出速度U t ,其计算公式如下式所示: 当U R =0.4d p t ep ρμ<时,2U 18d g p p t ρρμ⎛⎫- ⎪⎝⎭= (3) 当U 0.4<R=500d p tep ρμ<时,221/34U d 225g p t p ρρρμ⎡⎤⎛⎫- ⎪⎢⎥⎝⎭⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦(4) 当U R =500d p t ep ρμ>时,1/23.1d U g p p t ρρρ⎡⎤⎛⎫- ⎪⎢⎥⎝⎭=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦ (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 t ,因此用d p =60μm 计算带出速度。

代入已知数据求得221/34U d 0.399/225g p m s t p ρρρμ⎡⎤⎛⎫- ⎪⎢⎥⎝⎭⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎣⎦校核雷诺数:R ep =0.532(0.4 <R ep <500)2.3 流化床操作气速如上所述,已知颗粒的临界流化速度U mf 和催化剂的小颗粒的带出U t ,对于采用高流化速度,其流化数(流化数=气体表观速度/临界流化速度)可以选着300-1000,本装置设计使用流化数为1000,带入计算0U =1000U 10000.0013 1.3/mf m s =⨯=故本装置的操作气速为1.3m/s为防止副反应的进行,本流化床反应器设计密相和稀相两段,现在分别对其直径进行核算。

2.4 密相段直径确定本流化床反应器设计处理能力为13.4t/h 。

体积流量为24829.3m 3/h 甲醇气体,即6.9m 3/s 。

根据公式T D (6) 2.5 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,本厂设计稀相段流化数为700,计算过程如下:07007000.00130.91/mf U U m s ==⨯=将流速带入公式(6)中3.1T D m ==2.6 流化床床高床高分为三个部分,即反应段,扩大段,以及锥形段高度。

取质量空速为2h -1,则催化剂的量为6.7吨。

由催化剂的装填密度为750kg/m 3,所以静床高度的确定22467004 1.7750 3.14 2.6mf T m H m D ρπ⋅⨯===⨯⨯催化剂, 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H 1=2H mf =3.4m 。

扩大段高度取扩大段直径的三分之一,H 2=1.1m 。

反应段与扩大段之间的过渡部分过度角为120°,由三角函数,过渡段高度()3cos300.222T D D H m -==锥形段取锥底角为40°,取锥高为H 4=1.2m ,其锥底直径为1.5m 。

由此可得,流化床总高H=H 1+H 2+H 3+H 4=5.92m其长径比为5.92/2.6=2.3。

2.7 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()67009.81 2.38kpa 27.9p p m gmg p A A ρρρ-⨯∆====2.8 流化床壁厚流化床反应器的操作温度为450摄氏度,操作压力为0.12Mpa ,设计温度为500摄氏度,设计压力为0.2Mpa ,由于温度较高,因此选择0Cr18Ni9材料,该种材料在设计温度下的许用应力为100Mpa ,流化床体采用双面对接焊,局部无损探伤,取流化床体焊接接头系数为φ=0.85,壁厚的附加量取c=2mm 。

流化床壁厚:[]d 0.22600t =2521000.850.22it pD c mm p σφ⨯+=+=⨯⨯--考虑到流化床较高,风载荷有一定影响,取反应器的设计壁厚为6mm , 流化床体的有效厚度为t e =t n -c 1-c 2=3.4mm 。

筒体的应力按下式进行计算 ()()0.22600 3.476.5722 3.4e t e p D t Mpa t σ+⨯+===⨯。

许用应力[σ]t φ=100x0.85=85Mpa>76.57Mpa,应力校核合格。

相关文档
最新文档