固定床流化床设计计算讲义

炔烃液相选择加氢固定床床反应器设计计算

由于固定床反应器具有结构简单、操作方便、操作弹性大、建设投资低等优点，而广泛应用于各类油品催化加氢裂化及精制、低碳烃类选择加氢精制等领域。将碳四馏分液相加氢新工艺就是采用单台固定床绝热反应器进行催化选择加氢脱

除碳四馏分中的乙基乙炔和乙烯基乙炔等。在工业装置中，由于实际所采用的流速足够高，流体与催化剂颗粒间的温差和浓差，除少数强放热反应外，都可忽略。对于固定床反应器来讲最重要的是处理好床层中的传热和催化剂粒子内扩散传

质的影响。

一、固定床反应器设计

碳四馏分选择性加氢反应器一般采用绝热固定床反应器。在工程上要确定反应器的几何尺寸，首先得确定出一定生产能力下所需的催化剂容积，再根据高径比确定反应器几何尺寸。

反应器的设计主要依据试验结果和技术要求确定的参数，对反应器的大小及高径比、催化剂床层和液体分布板等进行计算和设计。

1.设计参数

反应器进口温度： 20℃

进口压力：0.1MPa

进料量(含氢气进料组分)

3/h 体积流量：197.8m质量流量：3951kg/h

-1 400h液相体积空速：2.催化剂床层设计计算

3/h 正常状态下反应器总进料量为2040m-1液体体积空速400h3则催化剂用量5.1m/2040400?V?V/S?VR总3?催化剂堆密度m850kg/?B?催化剂质量

kg4335kg?V?850?m?5.1?RBB求取最适宜的反应器直径D:

设不同D时，其中高径比一般取2-10，设计反应器时，为了尽可能避免径向的影响，3h2040m ／及液体按正常进料量，则算出反应器的直径和高度为：取反应器的长径比5-1，计算反

应器的诸参数：空速400h2，则截面积取床层高度L=5m.02m1?5.1/5?L?SV/R

??4?1.02/3.14?/4D?S1.140m床层直径1200mm 圆

整可得反应器内径可以选择,因此．

4V4?5.1此时，床层高度R m4.512??L?022?1.23.14D?

反应器选型

表4-1和表4-2为反应器类型。

表4-1 固定床反应器类型比较

二、流化床反应器设计

1.1 反应器设计原则

（1）具有适宜的流体力学条件，流动性能好，有利于热量传递和质量传递；

（2）合理的结构，能有效的加速反应和水的脱除；

（3）保证压力和温度符合操作条件；

）操作稳定，调节方便，能适应各种操作条件的变化。4（

1.2 流化床反应器的设计

以Superflex工艺为依托，以C4为原料,以ZSM-5分子筛为催化剂活性组分,通过流化床反应器,将C 4转换为乙烯、丙烯产品。其特点是在2个独立的流化床反应器(区)中分别进行 (乙烯和丁烯歧化反应)过程,产物汇总后进入分离系统,乙烯、丙烯产品出装置,C及C以上组分循环返回反应器继续转化C及以上444组分两股物流在返回烯烃转化反应区之前有少量驰放,以免惰性组分积累。催化剂顺次通过反应器,经汽提后进入再生器烧焦,再生催化剂连续返回反应器以实现连续反应-再生。

1.3 流化床反应器计算说明

1.基本参数:

3? : 催化剂颗粒密度m /?1500kg P3? : 催化剂堆密度m/?700kg B?4m1.2?10d?0.12m?催化剂平均粒径: 区粒子）B（属于p-5? : 混合气体粘度Pa.s?10?2.0 o C : T=550反应温度反应压力:P= 0.2MPa

3处理流量: Ch/m?30584m40 h/?17505kgV03?混合气体密度: m/30584/17505?1.75 kgV ?m/?003流化床出口流量:h? V29667m/14.2.2 工艺计算

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。起始流化速度仅与流体和颗粒的u mf 物性有关，其计算公式如下式所示：

?ud mfp的小颗粒对于20R??ep???2??g?d pp

（1）?U mf?1650?Ud mfp对于的大颗粒1000??R ep?1????gd???2pp?U??mf?5.24??由于C4裂解反应需要较长的接触时间，故流化床的操作线速不必太高。

4.2.2.1 操作气速

u的确定(1) 起始流化速度mf2??)?d(g?42????????????????????????pp?3设，

s/m6.41?10???u20Re?mf?5?1650?16502.0?10?ud?4?3??10101.75?6.411.2?mfp复核值，20?Re??0.0673?Re?5?2.0?10故假设合理。20Re?2u mf u作为判断流化形式的依据。将散式流化，带入弗鲁德准数公式?F rmfmf gd p F?0.13；聚式流化，F?0.13。rmfrmf代入已知数据求得

2u23?)10?(6.41mf u，复带入弗鲁德准数公式流化形式将0.13?F???0.035mf

mf4?9.8dg1.2?10?p为散式流化。u(2) 逸出速度的确定t，则设

500??Re0.4m22??11g4(?)229.8?(1500?1.75)?4p4?s/??u?0.574m101.2?(??d)?33

pt5???????10?2.0?225?225．

复核值Re?ud?4?0.574?10?1.751.2tp???Re6.03????

m?5?2.0?10故假设合理。500?0.4?Re m (3)流化床操作气速

u表示流化床在正常操作时流体的速度，一般操作速度。根据u??uu0tmf0?3，两个速度之比C4裂解反应流化床操作速度围为s/?0.574mm/s?6.41?10u o u?0.25m/s故可取。为89.5，所选气速不应太接近这一允许气速范围的任一极端。04.2.2.2 流化床反应器尺寸

(1) 流化床浓相段直径的确定

经计算，采用单个流化床反应器

4V4??????0 m4.97?D???u3600?3.14?0.250圆整为5000mm

(2) 催化剂装填量的确定

根据反应动力学，为了确保C4馏分在一定时间内保持较高的转化率，需控1－。