发布时间 : 星期三 文章化学反应工程课程设计陈玉姣更新完毕开始阅读
这不仅造成床层界面的较大起伏、压降的波动;更大的不利是以气泡的形式快速通过床层的气体与颗粒接触甚少，而乳化相中的气体因流速低，与颗粒接触时间太长，由此造成了气-固接触不均匀。 研究表明，两种流化态可以用弗鲁特数Frmf?当Frmf?Umf2Umf2dpg来进行判断。
dpg?0.13时，为散式流态化；当Frmf?Umf2dpg?0.13时，为聚式流态化
将Umf?1.88?10?3m/s代入弗鲁特数
Frmf(1.88?10?3)2???0.045?0.13 则可以判断此流化形态为散式dpg8?10?5?9.81Umf2流态化。
4.1.2颗粒的逸出速度Ut的计算：
当气体在反应器内实际气速与空塔气速相同，床内已无固体颗粒时，此时的速度称为逸出速度，其最低值是固体颗粒仍处于悬浮状态。
计算公式：当Rep?dpUt?dpUt??0.4时 Ut?dp(?p??)g18?12?
当0.4?Rep???500时 Ut?[4(?p??)2g2225??]3dp
当Rep?dpUt???500时 Ut?[3.1dp(?p??)g?]2
1流化床正常操作时不希望夹带，床内的最大气速不能超过床层平均粒径颗粒的带出速度Ut，因此用dp?80um计算逸出速度。
12
假设0.4?Rep?Ut?[4(?p??)2g2225??1dpUt???500
2214?(1200?0.54)?9.81?53?0.458m/s ]?8?10]3dp?[?5225?0.54?2.43?10校核雷诺数Rep?dpUt??8?10?5?0.458?0.54??0.814 校核合理
2.43?10?5所以Ut=0.458m/s
4.1.3流化床操作气速：
操作速度 u0表示流化床在正常操作时流体的速度，一般
Umf?u0?Ut。初始流化速度Umf?1.88?10?3m/s，催化剂的逸出速度
Ut?0.458m/s。根据流化床操作速度范围为 1.88?10?3m/s＜u0＜
0.458m/s。所选气速不应太接近这一允许气速范围的任一极端。此次设计选择实际操作速度 u0为 0.12m/s。
4.2反应器的处理能力
3.14?72?0.12V0?U0??4.616m3/s，根据工作状况计算
44?D2得甲醇处理量m?ρV0?0.54?4.616?3600?8973kg/h
4.3催化剂的装填量
根据反应动力学，为确保MTO在一定时间内保持100％转化率，需控制甲醇空速为1~5h?1，根据甲醇处理量及反应空速计算得到催化剂装填量为1794.6-8973kg,根据最小操作空速为1h?1,计算催化剂最大装填量为 8973kg
13
4.4流化床反应器床高的确定：
流化床反应器床层高度分为两部分：浓相段床高、稀相段床高，现分别进行计算：
4.5浓相段高度的计算
当确定了固体催化剂的用量以及床层内径之后，催化剂在床层中堆积高度很容易测定和计算出来，该床层称为静床层高度（L0），再通入气体到起始流化时，床高Lmf?L0。若继续加大气量，床层内产生一定量的气泡，浓相段床高Lf远大于静床层高度。 4.5.1静床层高度（L0）
Vcat?最大装填量8973??12.82m3，
催化剂堆积密度700Vcat??D2L04,L0?4Vcat4?12.82??0.33m ?D23.14?72所以催化剂静床层高度为0.33m.
关于浓相段床高的计算通常用计算床层空隙率?f来获得。令床层膨胀比为R
R?LfLmf?1??mf1??f
堆密度700u1n?mf?1-?1-?0.417 ?f?() 颗粒密度1200Ut
14
当0.2?Re?1时， n?(4.35?17.5dpDtdpDT)Re?0.03
当1?Re?200时， n?(4.45?18)Re?0.1
当200?Re?500时，n?4.45Re?0.1 当Re?500时， n?2.39 则Lf?Lmf?R 假设当0.2?Re?1时
Re?dpU0?8?10?5?0.12?0.54??0.213 满足0.2?Re?1 ?52.43?10?所以n?(4.35?17.5dpDT)Re?0.038?10?5?（4.35?17.5?)?0.213?0.03?4.557
7?f?(u1n0.1214.557)?()?0.745 Ut0.458R?LfLmf?1??mf1??f?1?0.417?2.3
1?0.745
则Lf?LmfR?L0R?0.33?2.3?0.76m
4.5.2稀相段床高的计算：
稀相段也称为分离段，主要是用来保证床内因气泡破裂而挟带固体颗粒重新回到浓相段所需的空间，稀相段床高可由经验方程式
L2?1.2?103L0Rep
1.55Ar?1.1估算。
15