反应器、储罐、泵设计分析.docx

7.6 反应器的设计7.6.1设计依据SH 3066-2005 《石油化工企业反应器再生器框架设计规范》B/T4746-2002 《钢制压力容器用封头》HG/T20643—2011 《化工设备设计基础规定》7.6.2反应器的概述化学反应过程和反应器是化工生产流程中的中心环节，反应器的设往往占有重要的地位，反应器设计是否成功直接决定了整个项目的成败本部分主要包括: 反应器选型；反应器主体尺寸的设计；寻找合适的工艺条件；确定实现这些工艺条件所需的技术措施；确定必须的控制手段。本设计是气体混合物在固体催化剂表面的反应。7.6.3反应器的类型 本工艺是连续性操作，则选择连续反应器。 连续反应器中主要有流化床、鼓泡流化床、固定床。流化床反应器可以增加两相间的接触面积，传热面积以及具有传质速率快等特点，但是由于催化剂颗粒的剧烈运动，造成固体颗粒与流体的严重返混，导致反应物浓度下降，转化率下降，催化剂颗粒的剧烈运动也造成了催化剂破碎率增大，增加了催化剂的损耗。同时催化剂还会与器壁发生剧烈碰撞，易造成设备与管道的腐蚀，增大设备损耗。固定床反应器中催化剂颗粒固定不动，返混少，反应物的平均浓度高，反应速率较快，可以克服上述流化床的缺点。除此之外，固定床层内的流体流动接近平推流，有利于实现较高的转化率与选择性；可用较少量的催化剂和较小的反应器容积获得较大的生产能力；结构简单、催化剂机械磨损小，适合于贵金属催化剂；反应器的操作方便、操作弹性较大。 根据本工艺特点，选择固定床反应器7.6.4催化剂的选择本工艺选择的催化剂是石油化工科学研究院研制开发的SKI-400-40型C8芳烃异构化催化剂，该剂系采用高纯氧化铝和双沸石为载体的载铂双功能催化剂，该催化剂能长期稳定运转, 活性和选择性指标, 均达到合同要求。( PX+OX) 总收率显著超过外商催化剂, 创造了可观的经济效益, 节省了巨额改造资金。工业催化剂的物化性质：表7-6 SKI-400-40的物性项目设计指标工业产品铂含量/%0.3800.387粒度/mm×mm1.6×2～51.6×2～5堆密度/g·mL-10.70～0.720.71强度/N·cm-16086.4粉化度（wt%）1.00.1表1-2 工业催化剂的杂质含量项目数据Fe/%0.05Pb/ng·g-110As/ ng·g-110Ca/%0.01Mg/%0.01Zn/ug·g-130该催化剂在扬子石油化工股份有限公司异构化装置上替代SKI-300B,在处理量增加50%、氢油比降低50%的苛刻条件下，具有良好的稳定性，对装置进行扩能改造时，主设备不作改动，对二甲苯的年产量可由45万吨提高到60万吨，节省了巨额资金。可见该催化剂的效果显著。7.7歧化及烷基转移反应器设计7.7.1歧化及烷基转移反应特点（1）歧化的主要反应是芳烃分子之间的烷基转移反应，不属于加氢、脱水、分解反应。因此，甲苯歧化理论上是不消耗氢的，也就是说，反应可以不需要氢气。（2）甲苯歧化反应为吸热量极微的反应。虽然伴随发生的加氢脱烷基等副反应造成了氢气的消耗，并放出热量，但因副反应少，故实际上甲苯歧化反应过程综合的氢气消耗量和放热量都是极为有限的。7.7.2反应器设计过程根据甲苯歧化反应特点并且参考多方文献，我们选择轴向绝热固定床反应器进行设计。基本假设1.轴向无返混2.径向无温度和浓度梯度模拟结果绝热固定床温度：379℃停留时间：27 s表4.10 甲苯歧化反应器模拟结果inoutTemperature C379.057379.172213Pressure bar3030Vapor Frac11Mass Flow kg/hr36033.904736033.9047Volume Flow cum/hr4155.934834157.38424Enthalpy Gcal/hr8.400458668ensity kg/cum8.670468988ass Flow kg/hrBENZENE135.2241283228.79862TOLUENE1181723902OX16.92064674126.04663MX14.49205974124.69254PX16.0759784125.57574C8H10-41.3955596619H12-13076.723870C9H12-21241.645230C9H12-62817.926641138.78551C9H12-73463.851021310.81782C9H12-84517.161681591.3514H23825.2353752.80798C3H85090.083446674.39386