固定床流化床设计计算
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生物接触氧化法固定床与流化床比较
1、固定床一般用弹性填料,半软性填料,比表面积只有100-180m3/m2;流化床用立体柱状空心填料,比表面积可达到1000 m3/m2。
2、固定床填料更换麻烦,需更换支架,要固定安装;流化床填料更换简单,只需从柱修孔加入即可。
3、固定床填料寿命一般只有2-3年;流化床立体柱状空心填料寿命在10年以上。
4、固定床填料生物相单一,水力停留时间长;流化床填料集硝化与反硝化于一体,生物相集中,处理效率高,水力停留时间短。
5、固定床设备体积大,占地多,投资高;流化床设备体积小,占地少,投资省。
6、陶粒每二年增加10%,生物炭每二年增加5%。
7、系统剩余污泥一般为3-6个月抽吸一次,具体时间根据实际定。
江苏鹏鹞集团有限公司
吴彩莉
2002年1月31日
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江苏鹏鹞集团有限公司
吴彩莉
2002年1月31日。
反应器选型与设计一、反应器类型反应器设备种类很多,按结构型式分,大致可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。
1.1釜式反应器:反应器中物料浓度和温度处处相等,并且等于反应器出口物料的浓度和温度。
物料质点在反应器内停留时间有长有短,存在不同停留时间物料的混合,即返混程度最大。
应器内物料所有参数,如浓度、温度等都不随时间变化,从而不存在时间这个自变量。
优点:适用范围广泛,投资少,投产容易,可以方便地改变反应内容。
缺点:换热面积小,反应温度不易控制,停留时间不一致。
绝大多数用于有液相参与的反应,如:液液、液固、气液、气液固反应等。
1.2 管式反应器①由于反应物的分子在反应器内停留时间相等,所以在反应器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间而变化,只随管长变化。
②管式反应器具有容积小、比表面大、单位容积的传热面积大,特别适用于热效应较大的反应。
③由于反应物在管式反应器中反应速度快、流速快,所以它的生产能力高。
④管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。
⑤和釜式反应器相比较,其返混较小,在流速较低的情况下,其管内流体流型接近与理想流体。
⑥管式反应器既适用于液相反应,又适用于气相反应。
用于加压反应尤为合适。
1.3 固定床反应器固定床反应器的优点是:①返混小,流体同催化剂可进行有效接触,当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。
②催化剂机械损耗小。
③结构简单。
固定床反应器的缺点是:①传热差,反应放热量很大时,即使是列管式反应器也可能出现飞温(反应温度失去控制,急剧上升,超过允许范围)。
②操作过程中催化剂不能更换,催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用,常代之以流化床反应器或移动床反应器。
固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状,网状催化剂早已应用于工业上。
目前,蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。
1. 4 流化床反应器(1)流化床反应器的优点①由于可采用细粉颗粒,并在悬浮状态下与流体接触,流固相界面积大(可16400m2/m3),有利于非均相反应的进行,提高了催化剂的利用率。
流化床反响器结构尺寸及反响器压力降的计算流化床的床径与床高是工业流化床反响器的两个主要结构尺寸。
对于工业中的化学反响,尤其是催化反响所用的流化装置,首先要用实验来确定主要反响的本征速率,然后才可选择反响器,结合传递效应建立数学模型。
鉴于模型本身存在不确切性,因此还需要进行中间试验。
这里就非催化气固流化床反响器的直径与床高确实定作简要介绍,有关催化流化床可查阅有关资料。
1. 流化床直径当生产规模确定后,通过物料衡算得出通过床层的总气量Q[m 3〔标〕/h]。
用前面介绍的方法,根据反响要求的温度、压力和气固物性,确定操作气速u ,那么有:5210013.1273360041⨯⨯⨯⨯=P T u D Q R π P u TQ P u Q T D R ⋅⋅=⋅⋅⨯⨯⨯⨯⨯=ππ828.9132.4360027310013.145 〔2-30〕式中 Q ——气体的体积流量,m 3/h ;D R ——反响器直径,m ;T ,P ——反响时的绝对温度〔K 〕和绝对压力〔Pa 〕; u ——以T 、P 计的表观气速,m/s ,一般取1/2床高处的P 进行计算。
为了尽量减少气体中带出的颗粒,一般流化床反响器上部设置扩大段,扩大段直径由不允许吹出粒子的最小颗粒直径来确定。
首先根据物料的物性参数与操作条件计算出此颗粒的自由沉降速度,然后按下式计算出扩大段直径L D 。
013.12733600412P T u D Q t L ⋅⋅⋅⋅=π P u TQD t L ⨯⨯⨯=π828.9013.14〔2-31〕2.流化床床高一台完整的流化床反响器高度包括流化床高度、扩大段高度和别离高度。
而流化床高又包括临界流化床高mf L ,流化床高f L 与别离段高度D L 。
临界流化床高mf L ,也称静止床高D L 。
对于一定的流化床直径和操作气速,必须有一定的静止床高。
对于生产过程,可根据产量要求算出固体颗粒的进料量W P 〔kg/h 〕,然后根据要求的接触时间τ〔h 〕,求出固体物料在反响器内的装载量M 〔kg 〕,继而求出临界流化床时的床高mf L 。
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℃进口压力:0.1MPa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 -1 2. 催化剂床层设计计算正常状态下反应器总进料量为2040m 3/h 液体体积空速400h -1则催化剂用量3R V V V /S 2040/400 5.1m ===总 催化剂堆密度3850/B kg m ρ=催化剂质量850 5.14335B B R m V kg kg ρ=⨯=⨯= 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32040m 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2R S V /L 5.1/51.02m ===床层直径 1.140D m === 因此,圆整可得反应器内径可以选择1200mm 此时,床层高度02244 5.1L 4.5123.14 1.2R V m D π⨯===⨯反应器选型表4-1和表4-2为反应器类型。