福建联合石化联产25万吨丙烯项目
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福建联合石化联产25万吨丙烯项目
目录
第 1 章 反应器设计 ................................... 1
1.1 反应器设计概述.......................................... 1 1.2 反应器的选型............................................ 1
第 2 章 催化剂 ...................................... 3
2.1 催化剂的选择............................................ 3 2.2 催化剂失活的原因........................................ 3 2.3 催化剂再生的方法........................................ 3
第 3 章 丙烷脱氢反应器 ............................... 4
3.1 主反应及副反应方程式.................................... 4 3.2 反应机理................................................ 4 3.3 动力学方程.............................................. 4
3.3.1 催化反应动力学模型 ............................... 4 3.3.2 失活动力学 ....................................... 5 3.4 反应器设计思路说明...................................... 6
3.4.1 反应条件 ......................................... 6 3.4.2 反应器类型的选择 ................................. 7 3.4.3 反应器数学模拟 ................................... 7 3.4.4 反应器体积的计算 ................................. 7 3.5 催化剂设计............................................. 11
3.5.1 催化剂用量 ...................................... 11 3.5.2 催化剂来源 ...................................... 11 3.5.3 催化剂的装填 .................................... 11 3.6 反应器内部结构设计..................................... 11
3.6.1 催化剂床层开孔 .................................. 11 3.6.2 催化剂分布器 .................................... 12 3.6.3 气体分布器 ...................................... 12
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3.7 反应器管口计算......................................... 12
3.7.1 进料管(以第一台反应器为例) ...................... 12 3.7.2 出料管 .......................................... 13 3.7.3 吹扫空气入口 .................................... 13 3.7.4 催化剂进料口 .................................... 13 3.7.5 催化剂出口 ...................................... 13 3.7.6 排净口 .......................................... 13 3.7.7 人孔 ............................................ 14 3.7.8 催化剂床层固定钢 ................................ 14 3.8 加热炉................................................. 14 3.9 机械强度的计算和校核................................... 14
3.9.1 反应器材料的选择 ................................ 14 3.9.2 反应器筒体厚度的选择 ............................ 14 3.9.3 反应器封头厚度的计算 ............................ 15 3.9.4 液压试验校核 .................................... 16 3.9.5 反应器强度校核 .................................. 16 3.9.6 反应器封头的选择 ................................ 25 3.10 设计结果总结(以第一台反应器为例)...................... 26
第 4 章 乙炔选择性加氢反应器 ........................ 26
4.1 概述................................................... 26 4.2 反应方程式............................................. 27 4.3 催化剂的选用........................................... 27 4.4 设计简述............................................... 27 4.5 在Polymath中的模拟与优化.............................. 29 4.6 选择性加氢反应器总结................................... 30
第 5 章 参考文献 ................................... 30
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第 1 章 反应器设计
1.1 反应器设计概述
化学反应器是将反应物通过化学反应转化为产物的装置，是化工生产流程中的中心环节。由于化学反应种类繁多，机理各异，因此，为了适应不同反应的需要，化学反应器的类型和结构也必然差异很大。反应器的性能优良与否，不仅直接影响化学反应本身，而且影响原料的预处理和产物的分离，因而，反应器设计过程中需要考虑的工艺和工程因素应该是多方面的。
反应器的设计主要包括： 1)反应器选型； 2)确定合适的工艺条件；
3)确定实现这些工艺条件所需的技术措施； 4)确定反应器的结构尺寸； 5)确定必要的控制手段。
在反应器设计时，除了通常说的要符合“合理、先进、安全、经济”的原则，在落实到具体问题时，要考虑到下列的设计要点：
1)保证物料转化率和反应时间； 2)满足物料和反应的热传递要求； 3)设计适当的搅拌器和类似作用的机构； 4)注意材质选用和机械加工要求。
1.2 反应器的选型
反应器按结构大致可以分为釜式、管式、固定床、流化床、移动床等类型。它们的主要适用范围和特性见下表1-1：
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表1-1 反应器类型
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反应器类型 适用范围 特性
结构简单、加工方便,传质、传热效率
液液，气
釜式反应器 液，液固，气液
固
高,温度浓度分布均匀,操作灵活性大,便于控制和改变反应条件,适合于多品种、小批量生产，但返混程度大，间歇操作时辅助时间所占比例大。
管式反应器
返混小，所需反应器体积较小，比传
气相，液相 热面大；但对慢速反应，管很长，压降很
大
固定床反应器
气固相催化反应
返混小，高转化率时催化剂用量少，催化剂不易磨损；但传热控温不易，催化剂装卸麻烦
传热好，温度均匀，易控制，催化剂有效系数大；但床内返混大，不适于高转化率反应
床层返混小，固气比可操作性大；但床内温差大，调节不易
气固相，尤
流化床反应器 其是催化剂失
活很快的反应
气固相，尤
移动床反应器 其是催化剂失
活很快的反应
本反应器主要针对的是丙烷脱氢生成丙烯的反应，该反应的高效反应温度在550-650℃，反应压力为0.1MPa。反应两个最大的特点是：
（1）反应为强吸热，分子数增加的可逆反应，平衡常数随温度的升高而增加。若要获得较高的脱氢转化率，则该反应需在高温和负压下进行，然而，高温又会使烷烃容易发生裂解和深度脱氢反应，导致反应的选择性降低。
（2）催化剂容易结焦失活：高温对C—C键断裂的裂解反应比对C—H键断
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(完整)反应器初步设计说明书
