化学反应过程与设备-石化工程学院 应化教研室-1728535375094.pptx

化学反应过程与设备石化工程学院应化教研室主讲人：曹法凯

流化床反应器的设计

流化床反应器的设计流化床直径的计算流化床层高度的计算流化床反应器的计算方法主要有经验法和数学模型法。下面介绍经验法。流化床反应器压力降的计算膨胀比和空隙率的计算

1.流化床直径的计算（1）反应段直径式中D——反应器直径，m；qv——操作条件下的气体体积流量，m3/s；u0——操作空床气速，m/s。

（2）扩大段直径一般流化床反应器的上部设有扩大段，目的是尽量减少气体中带出的颗粒。因此在设计扩大段直径时，要给出需要沉降的最小粒径，并计算其带出速度，然后按下式计算式中Dd——扩大段直径，m；ut——按设计要求带出最小颗粒速度，m/s。

2.膨胀比和空隙率的计算当操作速度大于临界流化速度时，床层开始膨胀，床层膨胀比的定义式为：（1）膨胀比式中Vf——流化床的床层体积，m3；Hf——流化床层高度，m；V0——静止床层体积，m3。H0——静止流化床层高，m。

（2）空隙率临界床层空隙率流化床层空隙率

3.流化床层高度的计算流化床层高度为流化床浓相段高度，由静床层高和膨胀比确定。（1）静床层高度（2）分离段高度（3）扩大段高度（4）锥底部分高度（5）流化床总高度

（1）静床层高度静床层高度即固定床高，对于一定的流化床直径和操作气速，必须有一定的静床高。对于生产过程，可根据要求的接触时间确定催化剂重量，继而求出静床层高度。式中V0——达一定转化率所需要催化剂体积，m3；Ws——达一定转化率所需要催化剂质量，kg；ρB——催化剂堆积密度，kg/m3；

（2）分离段高度分离段高度H1为流化床稀相段高度，又称TDH，是指在床层上面空间有这样一段高度，这段高度中，气流内夹带的颗粒浓度随高度而变，而在超过这一高度后，颗粒浓度才趋于一定值而不再减小。即从床层面算起至气流中颗粒夹带量接近正常值处的高度。

TDH一般是根据中间实验或生产经验数据选取。根据流化床分离段高度的经验图，由直径D和空床速度u0查图得到比值，再计算出分离段高度H1。流化床分离段高度经验图

（3）扩大段高度具有扩大段的流化床反应器，通常将内旋风分离器或过滤管设置在扩大段中，因此这一段的高度需视粉尘回收装置的尺寸以及安装和检修的方便来决定。一般来说，扩大段高度H2可根据经验选取，大致等于扩大段直径。H2=Dd

（4）锥底部分高度流化床锥底部分高度H3与预分布器形式有关，一般锥底角θ取60o或90o，锥底高度公式为：

（5）流化床总高度考虑过滤管出口或旋风分离器入口至床顶高度H4。H=H0+H1+H2+H3+H4

4.流化床反应器压力降的计算（1）分布板的压力降设计分布板时，主要是确定分布板的压降和开孔率。

（2）分布板的临界压力降临界压降是指分布板能起到均匀布气并具有良好稳定性的最小压降，它与分布板下面的气体引入及分布板上的床层状况有关。

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