反应器选型与设计(完结版)
反应器选型与设计完结版
反应器选型与设计完结版
一、引言
反应器是化工加工中的重要设备，它在化学反应的过程中起着导向作用，有效地控制反应过程的进程、反应条件、反应热的产生与排除等，是
控制化学反应的重要设备。
二、反应器选型
1、根据反应物的特性：要选择最适合反应物的反应器，在有毒、易
挥发、易爆炸、有腐蚀性的反应物情况下，必须选择耐腐蚀、耐高温、不
易爆炸的反应器结构材料。
2、根据反应产物的特性：需要根据反应产物的性质，比如油，需要
选择排油口和排液口设备，或者选择水冷却反应器来降低温度；而对于反
应产物较稠的液体，则需要搭配搅拌机和负压反应器等特殊设备进行反应。
三、反应器设计
1、基本原则：反应器的设计是根据反应特性以及其他工艺运行参数
而定，要求反应器的容量设计得适当，尽量减少污染；反应过程要安全可靠；反应器结构材料要满足材料寿命和安全要求；反应器的运行参数要符
合反应要求。
2、常用反应器设备：常见的反应器设备有热气流反应器、攪拌式反
应器、膜式反应器、萃取反应器、反应罐、多反应器系统等。
3、设备设计依据：反应器设备要求反应物的比例、反应温度、反应
时间、反应产物的性质和量。
反应器选型与设计完结版
反应器选型与设计一、反应器类型反应器设备种类很多，按结构型式分，大致可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。
1.1釜式反应器：反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器出口物料的浓度和温度。
物料质点在反应器内停留时间有长有短，存在不同停留时间物料的混合，即返混程度最大。
应器内物料所有参数，如浓度、温度等都不随时间变化，从而不存在时间这个自变量。
优点：适用范围广泛，投资少，投产容易，可以方便地改变反应内容。
缺点：换热面积小，反应温度不易控制，停留时间不一致。
绝大多数用于有液相参与的反应，如：液液、液固、气液、气液固反应等。
1.2 管式反应器①由于反应物的分子在反应器内停留时间相等，所以在反应器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间而变化，只随管长变化。
②管式反应器具有容积小、比表面大、单位容积的传热面积大，特别适用于热效应较大的反应。
③由于反应物在管式反应器中反应速度快、流速快，所以它的生产能力高。
④管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。
⑤和釜式反应器相比较，其返混较小，在流速较低的情况下，其管内流体流型接近与理想流体。
⑥管式反应器既适用于液相反应，又适用于气相反应。
用于加压反应尤为合适。
1.3 固定床反应器固定床反应器的优点是：①返混小，流体同催化剂可进行有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。
②催化剂机械损耗小。
③结构简单。
固定床反应器的缺点是：①传热差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围）。
②操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用，常代之以流化床反应器或移动床反应器。
固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状，网状催化剂早已应用于工业上。
目前，蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。
1. 4 流化床反应器（1）流化床反应器的优点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16400m2/m3），有利于非均相反应的进行，提高了催化剂的利用率。
反应器选型与设计
反应器选型与设计一、反应器类型反应器设备种类很多，按结构型式分，大致可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。
1.1釜式反应器：反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器出口物料的浓度和温度。
物料质点在反应器内停留时间有长有短，存在不同停留时间物料的混合，即返混程度最大。
应器内物料所有参数，如浓度、温度等都不随时间变化，从而不存在时间这个自变量。
优点：适用范围广泛，投资少，投产容易，可以方便地改变反应内容。
缺点：换热面积小，反应温度不易控制，停留时间不一致。
绝大多数用于有液相参与的反应，如：液液、液固、气液、气液固反应等。
1.2 管式反应器①由于反应物的分子在反应器内停留时间相等，所以在反应器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间而变化，只随管长变化。
②管式反应器具有容积小、比表面大、单位容积的传热面积大，特别适用于热效应较大的反应。
③由于反应物在管式反应器中反应速度快、流速快，所以它的生产能力高。
④管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。
⑤和釜式反应器相比较，其返混较小，在流速较低的情况下，其管内流体流型接近与理想流体。
⑥管式反应器既适用于液相反应，又适用于气相反应。
用于加压反应尤为合适。
1.3 固定床反应器固定床反应器的优点是：①返混小，流体同催化剂可进行有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。
②催化剂机械损耗小。
③结构简单。
固定床反应器的缺点是：①传热差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围）。
②操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用，常代之以流化床反应器或移动床反应器。
固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状，网状催化剂早已应用于工业上。
目前，蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。
1. 4 流化床反应器（1）流化床反应器的优点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16400m2/m3），有利于非均相反应的进行，提高了催化剂的利用率。
完整版反应器选型与设计完结版
反应器选型与设计一、反应器类型反应器设备种类很多，按结构型式分，大致可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。
1.1 釜式反应器：反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器出口物料的浓度和温度。
物料质点在反应器内停留时间有长有短，存在不同停留时间物料的混合，即返混程度最大。
应器内物料所有参数，如浓度、温度等都不随时间变化，从而不存在时间这个自变量。
优点：适用范围广泛，投资少，投产容易，可以方便地改变反应内容。
缺点：换热面积小，反应温度不易控制，停留时间不一致。
绝大多数用于有液相参与的反应，如：液液、液固、气液、气液固反应等。
1.2 管式反应器①由于反应物的分子在反应器内停留时间相等，应物浓度和化学反应速度都不随时间而变化，只随管长变化。
②管式反应所以在反应器内任何一点上的反器具有容积小、比表面大、单位容积的传热面积大，特别适用于热效应较大的反应。
③由于反应物在管式反应器中反应速度快、流速快，所以它的生产能力高。
④管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。
⑤和釜式反应器相比较，其返混较小，在流速较低的情况下，其管内流体流型接近与理想流体。
⑥管式反应器既适用于液相反应，又适用于气相反应。
用于加压反应尤为合适。
1.3 固定床反应器固定床反应器的优点是：①返混小，流体同催化剂可进行有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。
②催化剂机械损耗小。
③结构简单。
固定床反应器的缺点是：①传热差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围）。
②操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用，常代之以流化床反应器或移动床反应器。
固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状，网状催化剂早已应用于工业上。
目前，蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。
1. 4 流化床反应器（1）流化床反应器的优点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3280~16400m/m3），有利于非均相反应的进行，提高了催化剂的利用率。
五、反应器的选型和设计23页
非理想流反应器
(5).其它分类方法 绝热式反应器 换热式反应器 等温式反应器 变温式反应器
工业反应器的放大 工业反应器中，由于进行着所谓的“三传一反”过程，影
响因素十分复杂。长期以来，反应器通常采用逐级经验放大法。
如果放大倍数很大，又无把握时，往往还要进行多次规模不同 的中试。因此逐级经验放大既费事又费钱。
塔式反应器
这类反应器的高度一般为直径的数倍乃至十 几倍，主要有板式塔和填料塔、鼓泡塔、喷雾塔 等。塔式反应器主要用于两种流体反应的过程， 如气液反应和液液反应等。
固定床反应器
反应器中填充有固定不动的固体颗粒，它们 可以是固体催化剂，也可以是固体反应物。通常 在化工生产中，应用广泛的是固定床催化反应器。 如氨的合成，苯氧化，甲醇合成等。
流化床反应器
是工业上使用较广泛的一种反应器，适用于 流固或气-液-固催化或非催化反应系统。
在流化床中，固体粒子可以象流体一样进行 流动，这种现象就是所谓的流态化。
典型的工业例子：丁烯氧化脱氢制丁二烯、 萘氧化制苯二甲酸酐等。
(2) 按照操作方式，可以分为间歇过程和连续过程，相 应的反应器为间歇反应器和流动反应器。
釜式反应釜设计程序
(1)确定反应釜操作方式根据工艺流程的特点，确定反应釜是 连续操作还是间歇操作。
(2)汇总设计基础数据工艺计算依据如生产能力、反应时间、 温度、装料系数、物料膨胀比、投料比、转化率、投料变化 情况以及物料和反应产物的物性数据、化学性质等。
(3)计算反应釜体积 (4)确定反应釜设计（选用）体积和台数。
(3).按反应器内反应物的相态分类
反应器
气固相反应器
固定床反应器
绝热式固定床反应器
石油化工中常用反应器的选择与设计方法
石油化工中常用反应器的选择与设计方法石油化工是以石油和天然气为原料，通过化学反应和物理处理得到各种有机化合物和化工产品的行业。
在石油化工生产过程中，反应器起到了至关重要的作用。
反应器的选择和设计直接影响着生产效率和产品质量。
本文将重点讨论石油化工中常用反应器的选择与设计方法。
一、反应器的选择方法1. 反应类型与反应器根据反应类型的不同，反应器也会有所不同。
常见的反应类型包括加氢反应、裂化反应、氧化反应和聚合反应。
对于加氢反应和氧化反应，常用的反应器类型有固定床反应器、流化床反应器和溶液反应器。
而对于裂化反应和聚合反应，常用的反应器类型有流化床反应器和连续搅拌反应器。
2. 反应条件与反应器反应条件也是选择反应器的重要考虑因素之一。
反应条件包括反应温度、反应压力、反应物浓度和催化剂选择等。
根据反应条件的要求，选择合适的反应器是关键。
例如，在高温高压条件下进行的重整反应常使用固定床反应器或流化床反应器，而在低温低压条件下进行的聚合反应则常使用连续搅拌反应器。
3. 反应速率与反应器反应速率是指反应物消耗或产品生成的速率。
反应速率与反应器的选择有着密切关系。
当反应速率较快时，需要选用具有快速传质和热传导特性的反应器。
例如，在液相反应中，连续搅拌反应器可通过搅拌提高反应物的混合程度，加快反应速率。
二、反应器的设计方法1. 反应器类型与尺寸反应器类型的选择取决于反应类型和反应条件。
反应器尺寸的设计需根据预定产量和反应速率来确定。
反应器尺寸的确定既要满足反应物和催化剂的流动特性，又要考虑反应物在反应器中的停留时间。
较大的反应器可以提高反应产量，但会带来更高的投资和运营成本。
2. 反应器的热平衡反应过程常伴随着热效应，反应器的设计需兼顾热平衡。
通过制定合理的冷却系统或加热系统，可以保持反应器的温度在适宜范围内。
此外，反应器壁的设计也要保证热量的良好传导，以提高热平衡效果。
3. 催化剂设计在一些反应中，催化剂的选择和设计尤为重要。
反应器选型与设计完结版
反应器选型与设计一、反应器类型反应器设备种类很多,按结构型式分,大致可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等.釜式反应器：反应器中物料浓度和温度处处相等,并且等于反应器出口物料的浓度和温度.物料质点在反应器内停留时间有长有短,存在不同停留时间物料的混合,即返混程度最大.应器内物料所有参数,如浓度、温度等都不随时间变化,从而不存在时间这个自变量.优点：适用范围广泛,投资少,投产容易,可以方便地改变反应内容.缺点：换热面积小,反应温度不易控制,停留时间不一致.绝大多数用于有液相参与的反应,如：液液、液固、气液、气液固反应等.管式反应器①由于反应物的分子在反应器内停留时间相等,所以在反应器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间而变化,只随管长变化.②管式反应器具有容积小、比表面大、单位容积的传热面积大,特别适用于热效应较大的反应.③由于反应物在管式反应器中反应速度快、流速快,所以它的生产能力高.④管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产.⑤和釜式反应器相比较,其返混较小,在流速较低的情况下,其管内流体流型接近与理想流体.⑥管式反应器既适用于液相反应,又适用于气相反应.用于加压反应尤为合适.固定床反应器固定床反应器的优点是：①返混小,流体同催化剂可进行有效接触,当反应伴有串联副反应时可得较高选择性.②催化剂机械损耗小.③结构简单.固定床反应器的缺点是：①传热差,反应放热量很大时,即使是列管式反应器也可能出现飞温反应温度失去控制,急剧上升,超过允许范围.②操作过程中催化剂不能更换,催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用,常代之以流化床反应器或移动床反应器.固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状,网状催化剂早已应用于工业上.目前,蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用.1. 4 流化床反应器1流化床反应器的优点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328016400m2/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200400/2,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.流化床内的颗粒群有类似流体的性质,可以大量地从装置中移出、引入,并可以在两个流化床之间大量循环.这使得一些反应—再生、吸热—放热、正反应—逆反应等反应耦合过程和反应—分离耦合过程得以实现.使得易失活催化剂能在工程中使用.2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.③由于固体颗粒的磨蚀作用,管子和容器的磨损严重.虽然流化床反应器存在着上述缺点,但优点是主要的.流态化操作总的经济效果是有利的,特别是传热和传质速率快、床层温度均匀、操作稳定的突出优点,对于热效应很大的大规模生产过程特别有利.二、反应器设计原则反应器设计时,应遵循“合理、先进、安全、经济”的原则,具体设计时还需满足以下要求：1．满足物料转化率和反应时间的要求2．满足反应的热传递要求3．满足物料流动和混合的要求,设计适当的搅拌器或类似作用的装置4．满足防腐和机械加工要求,合理选择材质三、反应器选型1.参考相关文献,对于气-固相反应,反应器类型主要有固定床反应器、流化床反应器和移动床反应器,本反应的反应器类型主要为固定床反应器.对于固定床反应器的优点是：①小,流体同催化剂可进行有效接触,当反应伴有串联副反应时可得较高选择性.②催化剂机械损耗小.③结构简单.正因为它有这么多优点,根据工艺需求,考虑到气-固相反应形式,因此最后选择气-固相绝热固定床反应器.2.工艺确定国外传统的甲苯歧化与烷基转移技术目前,世界上传统的甲苯歧化与烷基转移技术共有6种,即Xylene一Bx法及MsTDP法.我们采用的是与Plus法、Tatoray法、LTD法、MTDP法、T2Tatoray法类似的生产工艺.反应机理3．物料表四.固定床反应器的计算方法甲苯歧化与C9芳烃烷基转移翻译器计算示例•固定床反应器工艺计算的内容有三个方面：一是反应器的有效体积即催化剂装填量的计算,二是床高和床径的计算,三是传热面积和床层压力降的计算.•ＶＲ的计算有经验法和数学模型法两种.•经验法是根据空速、空时收率、催化剂负荷等数据,反推完成一定任务所需的催化剂装填量,比较简单.•数学模型法按座标数目分有一维模型和二维模型；按相态分有拟均相模型和非均相模型.经验计算法经验法主要用于计算催化剂床层体积、传热面积及床层压力降.催化剂的选择本工艺采用绝热固定床反应器,与Tatoray 技术类似,选用沸石催化剂,临氢操作,反应原料为甲苯和C9芳烃.该工艺工业化后催化剂不断更新换代,转化率由原来的%提升至%；操作周期由最初的3个月延长至36个月.该工艺具有反应器结构及反应流程简单、转化率高、选择性高等特点,而且该工艺不仅可以处理甲苯,还可以充分利用C9芳烃,最大限度地满足生产PX 的要求,因此在与其他工艺的竞争中始终处于优势地位.由于我们采用的是与Tatoray 技术类似的生产技术,因此我们采用上海石油化工研究院开发的以丝光沸石为主体的HAT-096型甲苯歧化与烷基转移催化剂. . 2.催化剂用量的计算 根据重时空速与催化剂的关系 取催化剂堆积密度3690/b kg m ρ=, 则催化剂床层体积:催化剂一般装填整个反应器的40%~60%,此处我们选取60%装填量： 反应器体积：使用经验法计算催化剂的用量,必须注意适用条件：反应器的型式及结构参数,催化剂的型号及粒度,操作压力,反应物系初始组成、最终转化率、气体净化程度及催化剂的使用时间. 反应器的直径和高度根据有关规定,为了保证反应气流稳定,固定床反应器的长径比一般在4~20之间.此处我们选取反应器反应器长径比＝4 床径计算无内件时R =D =×2=此处选取反应器直径D=3400mm,固定床反应器长度H=13600mm反应器筒体壁厚的设计参数的确定 1设计压力的相关确定计算压力=设计压力+液柱静压力 设计压力：P=P 工（1.05-1.1）P此处我们取：P= p 工= × = 液体静压：P L P L =ρgH ρ对=P L =ρ对gH=××26== 计算压力：P 计= 3.41103 4.0293414.029 kPa L P P P +=⨯+=计 2设计温度的相关确定该反应器操作温度为450℃,取设计温度500℃,反应压力为,则选用中304-0Cr18Ni9不锈钢. 反应器壁厚操作压力为P =,设计计算压力取 倍的工作压力,即P C =×= MPa,,焊缝系数取ϕ=1,内径 D i =3400mm.查化工设备设计基础P213 附表1得304-0Cr18Ni9不锈钢,在450℃下的许用应力[]tσ=103 MPa,腐蚀裕量按每年 的腐蚀量,计15年腐蚀裕量取C2=设计厚度257.3 1.50.11560.3d C C mm δδ=++=++⨯=腐蚀量 筒体封头设计封头选用标准型椭圆封头,曲面高度h 1 =850mm ,直边高度h 2=50mm ,壁厚20mm ,内表面积 A = ,容积 V = ,质量m=2080kg . 裙座高度因卸料需要,需要安装裙座, 裙座高度 1.5 1.5 3.422 4.5522D H m ⨯=+=+= 附件设计1 筒体法兰的设计根据筒体内操作压力、温度和筒体直径,查压力容器法兰分类和规格表和压力容器法兰分类与技术条件JB/T4700-2000,选带衬环的甲型平焊法兰 如图2-4 所示 , 法兰材料为16MnR.查标准非金属软垫片JB/T4704-2000、缠绕垫片JB/T4705-2000、金属包垫片JB/T4706-2000 及压力容器法兰分类与技术条件JB/T4700-2000,查标准JB/T4701-2000甲型平焊法兰,公称压力PN=,公称直径DN=2600mm,则法兰标记为：法兰T4701-2000.甲型平焊法兰结构示意图查标准压力容器用非金属软垫片JB/T4704-2000,选用垫片为平形的奶油橡胶石棉板,标记为：垫片T4704-2000. 2 螺栓根径和螺栓个数的设计根据钢制压力容器设计,螺栓法兰的材料选择20R,其标准为GB 6654,螺栓24个,直径16mm.3人孔的设计人孔该固定床反应器内装催化剂,为了装卸催化剂并检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件等,设置人孔.本反应器为固定床反应器,由于反应器压力为,所以本设计决定采用回转盖板式平焊法兰人孔.根据标准HG/T21514-2005钢制人孔和手孔的类型与技术条件,选用回转盖板式平焊法兰人孔,其安装位置灵活.固定床反应器为立式反应器,反应器高度为,催化剂装填分为3段,故设4个人孔.HG/T21516-2005 回转盖板式平焊法兰人孔,其公称直径为500mm；公称压力；密封面型式为平面；筒节、凸缘材料为304-0Cr18Ni9钢：；垫片材料为耐油石棉橡胶板；筒节高度为130mm.人孔补强确定根据标准JB/T4736-2002补强圈,该人孔可用补强圈补强.采用内坡口型式、全焊透焊接,补强圈放在釜壁外单面补强.D型补强圈型式尺寸示意图适用于壳体为内坡口的全焊透结构所选人孔筒节内径为500mm,外径为516mm、壁厚为8mm.补强圈材料采用304L不锈钢设备,尺寸算确定如下：补强圈外径D2 =760mm,内径 D1=d+9=516+9=525mm.根据补强的金属面积应大于或等于开孔减少的截面积,补强圈的厚度按下式估算：其中：δ补——补强圈厚度,mm；δ1——人孔筒节厚度,mm；δ2——器壁厚度δn=15mm 与腐蚀裕量C= 之差,mm；2di——人孔筒节内径,mm；圆整至标准值,取16mm厚.4反应器支座的设计本反应器选择圆筒裙式支座选择依据：裙式支座适用于高大型或重型立式容器的支承.裙座有圆筒形和圆锥形两种形式,通常采用圆筒型裙座.圆锥形裙座一般用于以下情况：1塔径D>1000,且H/D≥30或D≤1000,且H/D≥25；2基本风压q≥m2或地震烈度≥8度时.圆锥形裙座的半锥角≤15°.裙座开孔：排气孔裙座顶部须开设Φ80的排气孔,以排放可能聚结在裙座与封头死区有害气体.排液孔裙座底部须开设100的排液孔,一般孔径Φ50,中心高50mm的长圆孔. 人孔裙座上必须开设人孔,以方便检修；人孔为圆形,引出管通道孔考虑到管子热膨胀,在支承筋与引出管之间应保留一定间隙.5裙座与塔体封头连接裙座直接焊接在塔底封头上,可采用对接焊缝或搭接焊缝.在没有风载荷或地震载荷时,对接焊缝承受容器重量产生的压缩载荷,搭接焊缝则承受剪切载荷.相比而言,搭接焊缝受力情况较差,在一些小塔或受力较小的情况下采用.本设计选用对接焊缝.裙座壳体过渡段 塔壳设计温度低于-20℃或高于250℃时,裙座壳顶部分的材料应与塔下封头材料相同,选择20R,裙座壳体过渡段长度取4倍保温层厚度,但不小于500mm ； 6群座保护层当塔内或周围容器内有易燃、易爆介质时,一旦发生火灾,裙式支座型式会因温度升高而丧失强度,故裙座应设防火层.当裙座D≤1500mm时,仅外面敷设防火层；当裙座D>1500mm 时,两侧均敷设50mm 石棉水泥层.当塔内操作温度很高,塔体与裙座的温度差引起不均匀热膨胀,会使裙座与塔底封头连接焊缝受力情况恶化,此时须对裙座加以保温.选用圆锥形裙座,裙座内径3400mm,裙座壁厚20mm,裙座高度.两侧均敷设50mm 石棉水泥层. 管口设计 反应器进口反应器进口总流量为V=4608.98857m 3/h=s,选进入反应器之前总管道运输速度为20m/s,管的直径为：00.287d m == 采用DN=300 的管道根据GB/T1057-1995校核：根据选取的公称直径为300mm,则速度为：34 1.2916.99/3.140.3u m s ⨯==⨯,在允许范围内流速一般在10～30m/s,可以选取. 出口管设计反应器出口流量34608.98857/V m h = = /s,取出口管速为20m/s ：出口管直径：00.287d m ==圆整后选取DN=300mm 的压力管根据GB/T1057-1995 校核：根据选取的公称直径为300mm,则速度为：34 1.2916.99/3.140.3u m s ⨯==⨯,在允许范围内,可以选取.表 反应器详细装备列表反应器类型 固定床反应器 设计压力Mpa 设计温度℃ 450 催化剂HAT-096催化剂床层体积m 3内径mm 3400 床层高度m筒体材质 0Cr18Ni9筒体壁厚mm入口扩散器 锥形扩散器 类型 盘式孔流型分布器升气管高度mm 150 反应器内件 升气管直径mm 100 喷淋孔直径mm 5 喷淋孔数 250 催化剂层高度m封头类型标准椭圆形封头材质 0Cr18Ni9封头壁厚 20曲面高度mm 850直边高度mm 50裙座类型圆柱形裙座裙座裙座内径mm 3400裙座壁厚mm 20裙座高度m人孔直径mm 500个数 4反应器校核:。
反应器选型与设计
反应器选型与设计反应器的选型与设计是化工工艺设计的重要环节之一，它直接影响到反应过程的效率和经济性。
在反应器的选型与设计中，需要考虑的因素包括反应物的性质、反应条件、反应速率、反应器的尺寸与形状以及操作方式等。
本文将从这几个方面对反应器的选型与设计进行详细介绍。
首先，选型与设计需要考虑反应物的性质。
反应物的性质包括物理性质和化学性质。
物理性质包括物质的相态、密度、粘度和传热特性等，化学性质则包括反应物的稳定性、爆炸性和腐蚀性等。
对于易挥发的液体反应物，可以考虑选择密闭型反应器，以避免反应物的挥发损失；对于具有腐蚀性的反应物，需要选择耐腐蚀材料制作反应器，保证反应过程的安全性。
其次，反应器的选型与设计还需要考虑反应条件。
反应条件包括反应温度、反应压力和反应物质的浓度等。
不同的反应条件对反应器的要求也不同。
例如，在高温高压下进行的反应需要选择耐高温和耐高压的反应器。
另外，一些反应需要在惰性气氛下进行，这就需要选择可以提供惰性气体的反应器。
反应速率也是选型与设计的重要考虑因素之一、反应速率决定了反应器的尺寸和形状。
如果反应速率较快，可以选择采用较小体积的反应器，减少设备成本。
另一方面，如果反应速率较慢，需要选择较大体积的反应器，以保证足够的反应时间。
反应器的尺寸和形状也是设计中的重要考虑因素。
反应器的尺寸和形状直接影响到反应物与反应物之间的混合程度和传热性能。
一般来说，为了增加反应物之间的接触面积和提高反应效率，可以选择多相反应器或流化床反应器。
而对于速率控制的反应，可以选择浸没式反应器或分散式反应器，以增加反应物与反应催化剂之间的接触。
最后，操作方式也是反应器选型与设计的重要考虑因素之一、操作方式包括连续式反应器和批式反应器。
连续式反应器适用于大规模生产和稳定生产的需求，可以实现自动化操作和连续供料；批式反应器适用于小规模生产和实验室研究的需求，可以进行更加灵活的操作和控制。
在反应器选型与设计过程中，除了上述因素外，还需要考虑经济性和可持续性。
反应器选型与设计完结版)
反应器选型与设计一、反应器类型反应器设备种类很多，按结构型式分，大致可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。
1.1釜式反应器：反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器出口物料的浓度和温度。
物料质点在反应器内停留时间有长有短，存在不同停留时间物料的混合，即返混程度最大。
应器内物料所有参数，如浓度、温度等都不随时间变化，从而不存在时间这个自变量。
优点：适用范围广泛，投资少，投产容易，可以方便地改变反应内容。
缺点：换热面积小，反应温度不易控制，停留时间不一致。
绝大多数用于有液相参与的反应，如：液液、液固、气液、气液固反应等。
1.2 管式反应器①由于反应物的分子在反应器内停留时间相等，所以在反应器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间而变化，只随管长变化。
②管式反应器具有容积小、比表面大、单位容积的传热面积大，特别适用于热效应较大的反应。
③由于反应物在管式反应器中反应速度快、流速快，所以它的生产能力高。
④管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。
⑤和釜式反应器相比较，其返混较小，在流速较低的情况下，其管内流体流型接近与理想流体。
⑥管式反应器既适用于液相反应，又适用于气相反应。
用于加压反应尤为合适。
1.3 固定床反应器固定床反应器的优点是：①返混小，流体同催化剂可进行有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。
②催化剂机械损耗小。
③结构简单。
固定床反应器的缺点是：①传热差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围）。
②操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用，常代之以流化床反应器或移动床反应器。
固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状，网状催化剂早已应用于工业上。
目前，蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。
1. 4 流化床反应器（1）流化床反应器的优点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16400m2/m3），有利于非均相反应的进行，提高了催化剂的利用率。
反应器选型与设计（完结版）
反应器选型与设计（完结版）反应器选型与设计⼀、反应器类型反应器设备种类很多，按结构型式分，⼤致可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。
1.1釜式反应器：反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器出⼝物料的浓度和温度。
物料质点在反应器内停留时间有长有短，存在不同停留时间物料的混合，即返混程度最⼤。
应器内物料所有参数，如浓度、温度等都不随时间变化，从⽽不存在时间这个⾃变量。
优点：适⽤范围⼴泛，投资少，投产容易，可以⽅便地改变反应内容。
缺点：换热⾯积⼩，反应温度不易控制，停留时间不⼀致。
绝⼤多数⽤于有液相参与的反应，如：液液、液固、⽓液、⽓液固反应等。
1.2 管式反应器①由于反应物的分⼦在反应器内停留时间相等，所以在反应器内任何⼀点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间⽽变化，只随管长变化。
②管式反应器具有容积⼩、⽐表⾯⼤、单位容积的传热⾯积⼤，特别适⽤于热效应较⼤的反应。
③由于反应物在管式反应器中反应速度快、流速快，所以它的⽣产能⼒⾼。
④管式反应器适⽤于⼤型化和连续化的化⼯⽣产。
⑤和釜式反应器相⽐较，其返混较⼩，在流速较低的情况下，其管内流体流型接近与理想流体。
⑥管式反应器既适⽤于液相反应，⼜适⽤于⽓相反应。
⽤于加压反应尤为合适。
1.3 固定床反应器固定床反应器的优点是：①返混⼩，流体同催化剂可进⾏有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较⾼选择性。
②催化剂机械损耗⼩。
③结构简单。
固定床反应器的缺点是：①传热差，反应放热量很⼤时，即使是列管式反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围）。
②操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再⽣的反应⼀般不宜使⽤，常代之以流化床反应器或移动床反应器。
固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状，⽹状催化剂早已应⽤于⼯业上。
⽬前，蜂窝状、纤维状催化剂也已被⼴泛使⽤。
1. 4 流化床反应器（1）流化床反应器的优点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16400m2/m3），有利于⾮均相反应的进⾏，提⾼了催化剂的利⽤率。
反应器选型与设计(完结版)
反应器选型与设计一、反应器类型反应器设备种类很多，按结构型式分，大致可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。
1.1釜式反应器：反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器出口物料的浓度和温度。
物料质点在反应器内停留时间有长有短，存在不同停留时间物料的混合，即返混程度最大。
应器内物料所有参数，如浓度、温度等都不随时间变化，从而不存在时间这个自变量。
优点：适用范围广泛，投资少，投产容易，可以方便地改变反应内容。
缺点：换热面积小，反应温度不易控制，停留时间不一致。
绝大多数用于有液相参与的反应，如：液液、液固、气液、气液固反应等。
1.2 管式反应器①由于反应物的分子在反应器内停留时间相等，所以在反应器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间而变化，只随管长变化。
②管式反应器具有容积小、比表面大、单位容积的传热面积大，特别适用于热效应较大的反应。
③由于反应物在管式反应器中反应速度快、流速快，所以它的生产能力高。
④管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。
⑤和釜式反应器相比较，其返混较小，在流速较低的情况下，其管内流体流型接近与理想流体。
⑥管式反应器既适用于液相反应，又适用于气相反应。
用于加压反应尤为合适。
1.3 固定床反应器固定床反应器的优点是：①返混小，流体同催化剂可进行有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。
②催化剂机械损耗小。
③结构简单。
固定床反应器的缺点是：①传热差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围）。
②操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用，常代之以流化床反应器或移动床反应器。
固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状，网状催化剂早已应用于工业上。
目前，蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。
1. 4 流化床反应器（1）流化床反应器的优点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。
五、反应器的选型和设计
釜式反应釜设计程序
(1)确定反应釜操作方式根据工艺流程的特点，确定反应釜是 连续操作还是间歇操作。 (2)汇总设计基础数据工艺计算依据如生产能力、反应时间、 温度、装料系数、物料膨胀比、投料比、转化率、投料变化 情况以及物料和反应产物的物性数据、化学性质等。 (3)计算反应釜体积 (4)确定反应釜设计（选用）体积和台数。 如系非标准设备的反应釜，则还要决定长径比以后再校算，但 可以初步确定为一个尺寸，即将直径确定为一个国家规定的 容器系列尺寸。 (5)反应釜直径和筒体高度、封头确定。 (6)传热面积计算和校核。 (7)搅拌器设计。 (8)管口和开孔设计。 (9)画出反应器设计草图（条件图），或选型型号。
流化床反应器
是工业上使用较广泛的一种反应器，适用于 流固或气-液-固催化或非催化反应系统。 在流化床中，固体粒子可以象流体一样进行 流动二烯、 萘氧化制苯二甲酸酐等。
(2) 按照操作方式，可以分为间歇过程和连续过程，相 应的反应器为间歇反应器和流动反应器。 A.间歇反应器 物料一次性加入，反应一定时间后把产物一次性取 出，反应是分批进行的。物料在反应器内的流动状况是 相同的，经历的反应时间也是相同的。
6.6、反应器的选型和设计
反应器分类方法
(1)按反应器的几何构形分类 管式反应器 槽式反应器 塔式反应器
管式反应器
特征：长度远较管径为大，内部中空，不设任何构 件，多用于均相反应。如裂解炉
Tube reactor
裂解炉
用于乙烯生产的管式裂解炉
釜式反应器
一种低高径比的圆筒形反应器，用于实现液相单相反应 过程和液液、气液、液固、气液固等多相反应过程。器内常 设有搅拌（机械搅拌、气流搅拌等）装置。在高径比较大时， 可用多层搅拌桨叶。在反应过程中物料需加热或冷却时，可 在反应器壁处设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外 循环进行换热。
反应器选型与设计完结版
反应器选型与设计完结版反应器是化工过程的核心装置，其选型与设计对于实现优质产品的生产、提高生产效率、降低能耗都具有重要的意义。
本文将综合考虑反应器的物理、化学性质以及工艺需求，通过对比现有的反应器类型，从而进行反应器的选型与设计。
首先，选型与设计的第一步是确定所需的反应器类型。
常见的反应器类型包括批式反应器、连续流动反应器和循环流化床反应器等。
选择合适的反应器类型需要考虑以下几个因素：1.反应物特性：反应物的物理性质（如粘度、密度）和化学性质（如反应速率、反应热）是选择反应器类型的重要因素。
例如，如果反应速率较慢，可以选择批式反应器或连续流动反应器；如果反应热较高且需要快速热量传递，可以选择循环流化床反应器。
2.反应条件：反应器的设计还需要考虑反应条件，例如压力和温度。
一些反应需要高压和高温条件，这就需要选择能够承受这些条件的反应器类型。
3.反应产物：反应产物的形态和纯度要求对反应器类型的选择也有影响。
如有些反应需要较长的停留时间以产生高纯度产物，这时可以选择连续流动反应器。
在确定反应器类型后，下一步是进行反应器的设计。
反应器设计主要包括确定反应器的尺寸、热量和质量传递、流动性和混合性等。
以下是设计反应器的一些关键考虑因素：1.尺寸：反应器的尺寸会影响反应系统的总体投资和运行成本。
需要考虑的因素包括反应物的进料量、反应的停留时间、反应系统的能耗等。
2.热量和质量传递：热量和质量传递是一个有效反应的关键因素。
反应器的设计需要考虑如何实现高效的传热和传质，以达到理想的反应速率和产物纯度。
3.流动性和混合性：流动性和混合性对于反应物在反应器中的均匀性和反应效果有重要影响。
设计反应器时需要考虑如何实现良好的流动性和混合性，以确保反应物质在反应器中均匀分布，从而提高反应效率。
除了上述考虑因素之外，反应器的选型与设计还需考虑其他一些因素，如安全性、操作性和维护性等。
在选型与设计完结后，需要进行反应器的生产、安装和调试等工作。
(完整版)反应器选型与设计(完结版)
反应器选型与设计一、反应器类型反应器设备种类很多，按结构型式分，大致可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。
1.1釜式反应器：反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器出口物料的浓度和温度。
物料质点在反应器内停留时间有长有短，存在不同停留时间物料的混合，即返混程度最大。
应器内物料所有参数，如浓度、温度等都不随时间变化，从而不存在时间这个自变量。
优点：适用范围广泛，投资少，投产容易，可以方便地改变反应内容。
缺点：换热面积小，反应温度不易控制，停留时间不一致。
绝大多数用于有液相参与的反应，如：液液、液固、气液、气液固反应等。
1.2 管式反应器①由于反应物的分子在反应器内停留时间相等，所以在反应器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间而变化，只随管长变化。
②管式反应器具有容积小、比表面大、单位容积的传热面积大，特别适用于热效应较大的反应。
③由于反应物在管式反应器中反应速度快、流速快，所以它的生产能力高。
④管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。
⑤和釜式反应器相比较，其返混较小，在流速较低的情况下，其管内流体流型接近与理想流体。
⑥管式反应器既适用于液相反应，又适用于气相反应。
用于加压反应尤为合适。
1.3 固定床反应器固定床反应器的优点是：①返混小，流体同催化剂可进行有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。
②催化剂机械损耗小。
③结构简单。
固定床反应器的缺点是：①传热差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围）。
②操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用，常代之以流化床反应器或移动床反应器。
固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状，网状催化剂早已应用于工业上。
目前，蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。
1. 4 流化床反应器（1）流化床反应器的优点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16400m2/m3），有利于非均相反应的进行，提高了催化剂的利用率。
反应器选型及设计
反响器选型与设计一、反响器类型反响器设备种类很多，按构造型式分，大致可分为釜式反响器、管式反响器、塔式反响器、固定床反响器、流化床反响器等。
1.1釜式反响器：反响器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反响器出口物料的浓度和温度。
物料质点在反响器停留时间有长有短，存在不同停留时间物料的混合，即返混程度最大。
应器物料所有参数，如浓度、温度等都不随时间变化，从而不存在时间这个自变量。
优点：适用围广泛，投资少，投产容易，可以方便地改变反响容。
缺点：换热面积小，反响温度不易控制，停留时间不一致。
绝大多数用于有液相参与的反响，如：液液、液固、气液、气液固反响等。
1.2 管式反响器①由于反响物的分子在反响器停留时间相等，所以在反响器任何一点上的反响物浓度和化学反响速度都不随时间而变化，只随管长变化。
②管式反响器具有容积小、比外表大、单位容积的传热面积大，特别适用于热效应较大的反响。
③由于反响物在管式反响器中反响速度快、流速快，所以它的生产能力高。
④管式反响器适用于大型化和连续化的化工生产。
⑤和釜式反响器相比拟，其返混较小，在流速较低的情况下，其管流体流型接近与理想流体。
⑥管式反响器既适用于液相反响，又适用于气相反响。
用于加压反响尤为适宜。
1.3 固定床反响器固定床反响器的优点是：①返混小，流体同催化剂可进展有效接触，当反响伴有串联副反响时可得较高选择性。
②催化剂机械损耗小。
③构造简单。
固定床反响器的缺点是：①传热差，反响放热量很大时，即使是列管式反响器也可能出现飞温〔反响温度失去控制，急剧上升，超过允许围〕。
②操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再生的反响一般不宜使用，常代之以流化床反响器或移动床反响器。
固定床反响器中的催化剂不限于颗粒状，网状催化剂早已应用于工业上。
目前，蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。
1. 4 流化床反响器〔1〕流化床反响器的优点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〕，有利于非均相反响的进展，提高了催化剂的利用率。
- 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、"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、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)。
反应器选型与设计一、反应器类型反应器设备种类很多，按结构型式分，大致可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。
1.1釜式反应器：反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器出口物料的浓度和温度。
物料质点在反应器内停留时间有长有短，存在不同停留时间物料的混合，即返混程度最大。
应器内物料所有参数，如浓度、温度等都不随时间变化，从而不存在时间这个自变量。
优点：适用范围广泛，投资少，投产容易，可以方便地改变反应内容。
缺点：换热面积小，反应温度不易控制，停留时间不一致。
绝大多数用于有液相参与的反应，如：液液、液固、气液、气液固反应等。
1.2 管式反应器①由于反应物的分子在反应器内停留时间相等，所以在反应器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间而变化，只随管长变化。
②管式反应器具有容积小、比表面大、单位容积的传热面积大，特别适用于热效应较大的反应。
③由于反应物在管式反应器中反应速度快、流速快，所以它的生产能力高。
④管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。
⑤和釜式反应器相比较，其返混较小，在流速较低的情况下，其管内流体流型接近与理想流体。
⑥管式反应器既适用于液相反应，又适用于气相反应。
用于加压反应尤为合适。
1.3 固定床反应器固定床反应器的优点是：①返混小，流体同催化剂可进行有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。
②催化剂机械损耗小。
③结构简单。
固定床反应器的缺点是：①传热差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围）。
②操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用，常代之以流化床反应器或移动床反应器。
固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状，网状催化剂早已应用于工业上。
目前，蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。
1. 4 流化床反应器（1）流化床反应器的优点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16400m2/m3），有利于非均相反应的进行，提高了催化剂的利用率。
高达3280~②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400W/(m2∙k)]，全床热容量大，热稳定与内浸换热表面间的传热系数很高[200~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。
流化床内的颗粒群有类似流体的性质，可以大量地从装置中移出、引入，并可以在两个流化床之间大量循环。
这使得一些反应—再生、吸热—放热、正反应—逆反应等反应耦合过程和反应—分离耦合过程得以实现。
使得易失活催化剂能在工程中使用。
（2）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。
③由于固体颗粒的磨蚀作用，管子和容器的磨损严重。
虽然流化床反应器存在着上述缺点，但优点是主要的。
流态化操作总的经济效果是有利的，特别是传热和传质速率快、床层温度均匀、操作稳定的突出优点，对于热效应很大的大规模生产过程特别有利。
二、反应器设计原则反应器设计时，应遵循“合理、先进、安全、经济”的原则，具体设计时还需满足以下要求：1．满足物料转化率和反应时间的要求2．满足反应的热传递要求3．满足物料流动和混合的要求，设计适当的搅拌器或类似作用的装置4．满足防腐和机械加工要求，合理选择材质三、反应器选型1.参考相关文献，对于气-固相反应，反应器类型主要有固定床反应器、流化床反应器和移动床反应器，本反应的反应器类型主要为固定床反应器。
对于固定床反应器的优点是：①返混小，流体同催化剂可进行有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。
②催化剂机械损耗小。
③结构简单。
正因为它有这么多优点，根据工艺需求，考虑到气-固相反应形式，因此最后选择气-固相绝热固定床反应器。
2.工艺确定（国外传统的甲苯歧化与烷基转移技术）目前,世界上传统的甲苯歧化与烷基转移技术共有6种,即Xylene一Plus法、Bx法及MsTDP法。
我们采用的是与Tatoray法类似Tatoray法、LTD法、MTDP法、T2的生产工艺。
四.固定床反应器的计算方法(甲苯歧化与C9芳烃烷基转移翻译器计算示例)• 固定床反应器工艺计算的内容有三个方面：一是反应器的有效体积即催化剂装填量的计算，二是床高和床径的计算，三是传热面积和床层压力降的计算。
• ＶＲ的计算有经验法和数学模型法两种。
• 经验法是根据空速、空时收率、催化剂负荷等数据，反推完成一定任务所需的催化剂装填量，比较简单。
• 数学模型法按座标数目分有一维模型和二维模型；按相态分有拟均相模型和非均相模型。
4.1经验计算法(经验法主要用于计算催化剂床层体积、传热面积及床层压力降。
) 4.1.1催化剂的选择本工艺采用绝热固定床反应器，与Tatoray 技术类似，选用沸石催化剂，临氢操作，反应原料为甲苯和C9芳烃。
该工艺工业化后催化剂不断更新换代，转化率由原来的35.5%提升至47.0%；操作周期由最初的3个月延长至36个月。
该工艺具有反应器结构及反应流程简单、转化率高、选择性高等特点，而且该工艺不仅可以处理甲苯，还可以充分利用C9芳烃，最大限度地满足生产PX 的要求，因此在与其他工艺的竞争中始终处于优势地位。
由于我们采用的是与Tatoray 技术类似的生产技术，因此我们采用上海石油化工研究院开发的以丝光沸石为主体的HAT-096型甲苯歧化与烷基转移催化剂。
4.1. 2.催化剂用量的计算 根据重时空速与催化剂的关系372796.063148530.711.5G m m WHSV ===取催化剂堆积密度3690/b kg m ρ=, 则催化剂床层体积:348530.7170.34690R bmV m ρ=== 催化剂一般装填整个反应器的40%~60%，此处我们选取60%装填量： 反应器体积：370.34117.240.60V m ==使用经验法计算催化剂的用量，必须注意适用条件：反应器的型式及结构参数，催化剂的型号及粒度，操作压力，反应物系初始组成、最终转化率、气体净化程度及催化剂的使用时间。
4.2反应器的直径和高度根据有关规定，为了保证反应气流稳定，固定床反应器的长径比一般在4~20之间。
此处我们选取反应器反应器长径比＝4 床径计算（无内件时）48H D R ==238V R H R ππ=⨯=R =1.68m D =1.6×2=3.36m此处选取反应器直径D=3400mm ，固定床反应器长度H=13600mm4.3反应器筒体壁厚的设计参数的确定 （1）设计压力的相关确定计算压力=设计压力+液柱静压力 设计压力：P=P 工（1.05-1.1）P此处我们取：P=1.1 p 工=1.1 ×3.1 = 3.41MPa 液体静压：P LP L =ρgH （ρ对=15.7943666）P L =ρ对gH=15.7943666×9.81×26=4028.52Pa=4.029kPa 计算压力：P 计= 3.41103 4.0293414.029 kPa L P P P +=⨯+=计（2）设计温度的相关确定该反应器操作温度为450℃，取设计温度500℃，反应压力为3.1MPa ，则选用中304-0Cr18Ni9不锈钢。
4.4反应器壁厚操作压力为P =3.1MPa ，设计计算压力取 1.1 倍的工作压力，即P C =3.1×1.1=3.41 MPa,，焊缝系数取ϕ=1，内径 D i =3400mm 。
查《化工设备设计基础》P213 附表1得304-0Cr18Ni9不锈钢,在450℃下的许用应力[]tσ=103 MPa ，腐蚀裕量按每年 0.1mm 的腐蚀量,计15年腐蚀裕量取C2=1.5mm[]3.41340057.3 21031 3.412C itCP Dmm Pδσϕ⨯===⨯⨯--设计厚度257.3 1.50.11560.3d C C mmδδ=++=++⨯=腐蚀量4.5筒体封头设计封头选用标准型椭圆封头，曲面高度h1 =850mm，直边高度h 2=50mm，壁厚δ =20mm,内表面积A =13.00m2 ，容积V=5.60m3，质量m=2080kg。
4.6 裙座高度因卸料需要，需要安装裙座，裙座高度1.5 1.5 3.422 4.5522DH m⨯=+=+=4.7 附件设计（1）筒体法兰的设计根据筒体内操作压力、温度和筒体直径，查《压力容器法兰分类和规格表》和《压力容器法兰分类与技术条件》（JB/T4700-2000），选带衬环的甲型平焊法兰（如图2-4 所示），法兰材料为16MnR。
查标准《非金属软垫片》（JB/T4704-2000）、《缠绕垫片》（JB/T4705-2000）、《金属包垫片》（JB/T4706-2000）及《压力容器法兰分类与技术条件》（JB/T4700-2000），查标准JB/T4701-2000《甲型平焊法兰》，公称压力PN=3.1MPa，公称直径DN=2600mm，则法兰标记为：法兰C-RF3400-3.1JB/T4701-2000。
甲型平焊法兰结构示意图查标准《压力容器用非金属软垫片》（JB/T4704-2000），选用垫片为平形的奶油橡胶石棉板，标记为：垫片3400-3.1JB/T4704-2000。
（2）螺栓根径和螺栓个数的设计根据《钢制压力容器》设计，螺栓法兰的材料选择20R，其标准为GB 6654，螺栓24个，直径16mm。
（3）人孔的设计人孔该固定床反应器内装催化剂，为了装卸催化剂并检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件等，设置人孔。
本反应器为固定床反应器，由于反应器压力为3.1MPa，所以本设计决定采用回转盖板式平焊法兰人孔。
根据标准HG/T21514-2005《钢制人孔和手孔的类型与技术条件》，选用回转盖板式平焊法兰人孔，其安装位置灵活。
固定床反应器为立式反应器，反应器高度为13.6m，催化剂装填分为3段，故设4个人孔。
HG/T21516-2005 回转盖板式平焊法兰人孔，其公称直径为500mm；公称压力3.1MPa；密封面型式为平面；筒节、凸缘材料为304-0Cr18Ni9钢：；垫片材料为耐油石棉橡胶板；筒节高度为130mm。
人孔补强确定根据标准JB/T4736-2002《补强圈》，该人孔可用补强圈补强。
采用内坡口型式、全焊透焊接，补强圈放在釜壁外单面补强。
D 型补强圈型式尺寸示意图（适用于壳体为内坡口的全焊透结构）所选人孔筒节内径为500mm ，外径为516mm 、壁厚为8mm 。