流化床设计.doc

年产20万吨丙烯腈流化床设计 学院班 级： 姓名完成日期： 年日指导教师评语______________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ 成绩: 教师签名: 目录 1设计生产能力及操作条件 3 2 床径的确定 3 2.2 扩大段直径的确定 4 3 流化床床高 4 3.1 流化床基本结构 4 3.2 催化剂用量 4 4.床层的压降 5 5.选材 5 6椭圆封头 6 7裙座 6 8水压试验及其强度校核 7 9旋风分离器 7 10 主反应器设计结果 8 年产20万吨丙烯腈流化床反应器设计 1设计生产能力 20万吨/年；年操作时间：小时 反应温度为：40℃ 反应压力为： 丙烯腈氨氧化法催化剂选用 催化剂粒径范围为：～μm 催化剂平均粒径为μm 催化剂度为g/m3 催化剂装填密度为kg/m3 催化性能：%；4.0%；%。 每小时输入原料量为：413.5kmol/h 2 床径的确定 .1 密相段直径确定本流化床反应器设计处理能力为气体 根据公式 其中有： 即其处理的体积流量为： U0=0.6m/s 因此： 即流化床反应器密相段的公称直径为DN=mm 2.2 扩大段直径的确定 在该段反应器中，扩大反应器的体积，可以减缓催化剂本，计算过程如下： 将流速带入公式中 即流化床反应器稀相段的公称直径为DN=m 3 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。 催化剂的总体积VR（m3）是决定反应器主要尺寸的基本依据 处理量为=6.72m3/s， 其中静床高度计算式为： 催化剂堆的体积为： 催化剂质量： 故静床高度为： 扩大段高度取扩大段直径的三分之一，H2=5.4/3=1.8m。 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 锥形段取锥底角为40°，取锥高为H4=m，其锥底直径为m。 由此可得，流化床总高H=H1+H2+H3+H4= 其长径比为=2.56 m 4.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 5.选材 流化床反应器的操作温度为40℃，操作压力为0.1Mpa，设计温度为500，设计压力为0.Mpa，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=0.85，壁厚的附加量取c=2mm。流化床壁厚： 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mm， 流化床体的有效厚度为te=tn-c1-c2=mm。 筒体的应力按下式进行计算 。 许用应力[σ]tφ=1000.85 = 85Mpa 45.42Mpa,应力校核合格。 对于扩大段， 考虑到扩大段，过渡段压力略有减小，并且扩大段温度较低，因此均选取扩大段、过渡段壁厚为mm。 锥形段阶段为反应气体的预分布阶段，未发生反应，温度较低直径较小，因此壁厚更小，但为考虑选材与安装的方便性，其壁厚也选取为mm。 6椭圆封头 由于反应器压力较低，封头承压不大，故选用应用最为广泛的椭圆形封头， 设计压力为0.1Mpa，设计温度为，腐蚀裕量c2mm，封头焊缝系数0.85。封头高度取1m。 选择材料为0Cr18Ni9材料，在设计温度下，其许用应力为100Mpa。 形状系数为K=1.0 封头厚度按下式进行计算 考虑到便于焊接，故选取封头厚度为mm。 7裙座 裙座的厚度20mm，，高度为1m。 8水压试验及其强度校核 水压试验的试验压力有T=P+0.1=0.22Mpa, PT=1.25P=0.15Mpa,取两者中大值，即t=0.22Mpa。水压试验时壁内应力 已知0Cr18Ni9材料在常温下的屈服强度为σs=137Mpa，计算 0.9=123.3Mpa 可以知道水压试验时筒体壁内应力小于0.9，水压试验安全。 9旋风分离器 在流化床顶部，为防止小粒径催化剂颗粒随气体被带出，故在流化床扩大段设立二级旋风分离器 已知催化剂颗粒直径范围为44μm～88μm，从反应器出来的气体流速ui=23.78m/s 一级分离器直径计算： 标准旋风分离器N=5 旋风分离器的布置和结构：一级旋风分离器的料腿下伸到床底部，下料腿端部安装锥形堵头，使催化剂