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 C进口压力：O.IMPa进料量（含氢气进料组分）体积流量：197.8m3/h质量流量：3951kg/h液相体积空速：400h-12.催化剂床层设计计算正常状态下反应器总进料量为2040nVh液体体积空速400h-1贝U催化剂用量 V R二V总/S V =2040/400 =5.1m3催化剂堆密度订=850kg/m3催化剂质量 m B二订 V R =850 5.1kg = 4335kg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，取反应器的长径比5，则算出反应器的直径和高度为：按正常进料量 2040m3/h及液体空速400h-1，计算反应器的诸参数：取床层高度L=5m则截面积S=V R/L =5.1/5=1.02m2床层直径D 二4S/ …=、4 1.02/3.14 = 1.140m 因此，圆整可得反应器内径可以选择1200mm 此时，床层高度L°二普二总■ =4.512m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、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；（4）操作稳定，调节方便，能适应各种操作条件的变化。

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,C4及G以上组分循环返回反应器继续转化G及以上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：催化剂颗粒密度：-1500kg/m3催化剂堆密度："B = 700kg / m3催化剂平均粒径：d p =0.12m=1.2 10°m （属于B区粒子）混合气体粘度：—2.0 10-5Pa.s反应温度：T=550 o C反应压力：P= 0.2MPaC4处理流量：m0 = 30584m3 / h混合气体密度：?二 m0/V0 = 30584/17505 =1.75 kg/m3流化床出口流量：V1 = 29667 m3/h4・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U mf。

起始流化速度仅与流体和颗粒的物性有关，其计算公式如下式所示：d u |对于R ep = < 20的小颗粒mfrl I 1 p对于R ep二p f1000的大颗粒由于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4.221 操作气速(1) 起始流化速度U mf 的确定故假设Re :：: 20合理。

2将U mf 带入弗鲁德准数公式Fg f 二作为判断流化形式的依据。

散式流化, d p g F rmf <0. 13 聚式流化，Fg f 0.13代入已知数据求得根据反应动力学，为了确保 C4馏分在一定时间内保持较高的转化率，需控制 C4馏分 质量空速为I 〜5h _ 10 C4馏分质量流量为30584kg/h 。

根据操作空速为3h ",以反应空速计 算催化剂装填量为 m cat =30584/3=10195kg(3) 静床层高度L o 的确定催化剂堆密度：-700kg / m 33 流化床操作气速操作速度U 0表示流化床在正常操作时流体的速度，一般U mf < U0 ：：： U t 。

根据C4裂解反应流化床操作速度围为6.41 10"m/s ：：：u ° :: 0.574m/ s ，两个速度之比为89.5，所选气速不 应太接近这一允许气速范围的任一极端。

故可取 u 0 =0.25m/s 。

4.2.2.2 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圆整为5000mm设 Re :：: 20 , U mf d p (P p — P)g ( 1.2<10 ‘)2 3x( 1500 — 1650」_ 165^ 2.0 10^= 6.41 10‘m/s复核Re 值，Re 二呼1.2 10* 6.41 10” 1.752.0如0*= 0.0673 ：：： 20将U mf 复带入弗鲁德准数公式F mf2如d p g3 2(6.41 10 ) 1.2 10* 9.8= 0.035 ：： 0.13 流化形式为散式流(4)流化床床层高度的确定查阅资料知，对于带有挡板流化床，可采用下面的公式计算膨胀比：R0.5170 1924适用范围0.07 ：：： u 乞0.921 -0.76u式中u为流化床的操作气速，m/s。

在通入气体起到起始流化时，床高 L mf L0=0.74m所以浓相段床高 L f=RL mf =1.24 0.74 =0.92m稀相段床高由阿基米德数，有挡板时，由经验方程估算，(5)扩大段直径的确定在流化过程中，小颗粒容易被流体带到反应器的上部或外部当气体速度较大的操作状态下，被气体带走的固体颗粒数量较大，为了回收这部分颗粒，在流化床中必须设有气固分离装置。

设计采用的是在反应器上部连接一个扩大段作为自由沉降段，气速降低，部分颗粒自由沉降分离。

由于，反应的催化剂使用寿命极短，所以要像乙烯催化裂化装置一样另设一个再生器与之串联，且有研究表明催化剂床层下部的积炭程度较轻，床层内存在积碳分布，高失活区域位于催化剂床层上部；如此必须加强床层上部催化剂颗粒与气体的分离，可在稀相段设置一个气固初步分离器，在扩大段设置一个串联的二级旋风分离器，分离出来的固体，通过一个倒锥体一部分进入再生器，一部分进入浓相段。

⑹扩大段的计算最小颗粒的带出速度：圆整后取D2 =6m(2) 催化剂装填量的确定二6.3m 3600 3.14 0.264 :沁「扩大段高度，取经验值L 3=D 2=6m(7) 锥体部分固定流化床反应器锥体角度不大于45°,选取反应器锥体的角度为45°。

根据反应器 直径计算可知锥体段高度，下面接口管的直径为 0.6m ,由此可以推出：综上，流化床反应器反应器高度(8) 各段壁厚的计算设计压力0.25MPa 设计温度550r ，材料为0Cr18Ni9，则其许用应力为100MP©根 据壁厚公式计算，浓稀相段厚度心=程C 2仁8.36mm2冋七①_巳2"0山0.85—0.25考虑钢板负偏差G 圆整后，C^ 0.8mm (参考化工机械基础•陈国恒 P161)表4-6钢板厚度负偏差钢板厚度2.0 2.2 2.5 2.8~3.0 3.2~3.5 3.8~4.0 4.5~5.5负偏差C ： 0.18 0.19 0.20 0.22 0.25 —0.30 0.50 厂 钢板厚度 6.0~7.0 8.0~25 26~30 32~34 36~40 42~50 52~60 负偏差C 「 0.6 0.8 0.9 1. 0 1.1 1.2 1.3故取、n =10mm过渡段半锥角为60C ，取R/D j =0.5，则f=0.5圆整后去，=10mm密相段与过渡段连接部分的厚度 K=0.5 : p KP c D i 0.5x5(W0.25、d 二 t — - C 21 = 3.68mm ：： 10mm ，2［二］门—0.5P c : ：■：■： 0.85 —0.5 0.25故取、n =10mm& 二 fP c D i°=［；才「—0.5P」"：0.85 -0.5 0.251 = 8.36mm扩大段厚度 P c D j旷2［才：—巳C 20.25x60001 = 9.84mm ， C^0.8mm :Q 0.85-0.25取n=11mm上部封头壁厚故取备=11mm；根据JB/T 4737-95 椭圆形封头深度为1500mm直边高度为50mm(9 )气体分布器气体分布器是流化床反应器的主要构件之一，具有支承催化剂、均匀分布气体、证催化剂正常流化而不出现沟流，偏流，实现流化床稳定操作、强化传热传质等过程的重要部件。

而反应器为双层流化床反应器，其中下层采用管式分布器，上层采用板式分布器。

分布器的开孔率均为1%(10)分布板压力降计算气体通过分布板的压力降可用下式计算：式中：E为阻力系数，其取值范围为1.5〜2.5 ; ©为开孔率；u为空塔气速(11)挡板或挡网挡板或挡网是流化床反应器的重要构件之一，床内加设挡板或挡网后，能够破坏气泡的生成和长大，改善气体在床内的停留时间分布和两相接触，在相当程度上减轻气体返混, 从而提高了反应转化率。

其一般厚度为2〜6mm(12)内旋风分离器内旋风分离器是装在反应器内部的气固分离器，目前在流化床反应器中已得到广泛采用。

它能将经过床层反应后气体中夹带的固体颗粒分离出来，以减少催化剂的浪费，降低生产成本。

内旋风分离器的圆筒直径取2m，选型可以参照下表进行：表1-2内旋风分离器旋风分离器型式进口形状及位置器身形状及尺寸型式进口宽度进口高度排气管直径圆筒高度圆锥高度排灰口直径P c D i2［；才：门C20.琢0000.85 -0.5仁 8.83mm G 二 0.8mm2g2g 2(10)（13）裙座裙座结构有圆筒形和圆锥形两种形式，均由裙座筒体、基础环、地脚螺栓座、人孔、排气孔、引出管通道、保温支承圈等组成。

（14）排气孔和排气管塔设备运行过程中有可能有气体逸出，积聚在裙座与塔底封头之间。