11设备选型与典型设备设计说明书

1、选型与典型设计说明书浙能兰溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书目录第一章 总述01.1 过程1.2 过程1.3 过程的基本要求0设计的作用0设计与选型的主要内容0第二章 反应器设计22.1 概述22.2 反应器类型22.2.1 釜式反应器（反应釜）22.2.2 管式反应器32.2.3 固定床反应器32.2.4 流化床反应器42.2.5 反应器的设计条件42.2.6 反应器计算结果42.3 二氧化硫催化氧化反应器设计52.3.1 催化剂的选取及反应条件52.3.2 反应器的选择52.3.3 反应动力学52.3.4 反应器计算72.3.5 SW6-2011 强度校核242.4 碳酸丙

2、烯酯反应器设计302.4.1 反应特征302.4.2 反应动力学312.4.3 反应工艺优化312.5 分离方案的选择352.6 反应器结构设计362.6.1 预反应器的设计362.6.2 反应器的设计362.6.3SW6-2011 强度校核392.7 反应器条件图46第三章 反应釜473.1 概述473.1.1 反应釜的应用473.1.2 搅拌反应釜的发展现状483.2 釜体和夹套的设计493.2.1 筒体的设计493.2.2 材料选择503.2.3 釜体的长径比与填料系数513.2.4 釜体直径和高度计算523.3 筒体及封头的厚度计算533.3.1 筒体的厚度计算543浙能兰溪发电厂深度

3、脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书3.3.2 封头的壁厚计算553.3.3 釜体的水压试验573.3.4 釜体的表量程要求573.3.5 釜体的水压试验操作过程573.4 夹套及夹套封头厚度计算583.4.1 确定夹套的直径和高度583.4.2 夹套类型的选择583.4.3 夹套厚度计算593.4.4 夹套的水压试验及其强度校核603.4.5 夹套的表量程要求613.4.6 夹套的水压试验操作过程613.5 封头与筒体的连接613.6 传热面积校核633.7 搅拌装置设计633.8 搅拌器的设计653.8.1 叶轮设计653.8.2 搅拌器功率计算673.8.3 搅拌轴的设计683.9 反

4、应釜传动装置703.9.1 电的选择70器的选择713.9.23.9.3 机架723.10 反应釜的密封装置733.10.1 填料密封733.10.2 机械密封753.10.3 密封装置的选择773.10.4 机械密封的设计计算773.10.5 辅助密封材料的设计选材803.10.6 密封装置整体设计823.11 附件823.11.1 凸缘.823.11.2 安装底盖833.11.3 联轴器的选择84支座853.11.43.11.5 吊耳的设计87接管的设计873.11.63.11.7 开孔补强设计90第四章 气液分离器954.1 设计依据954.2 分离器类型的选择954.3 立式重力分离器

5、的设计954.3.1 V0101 气液分离器954浙能兰溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书4.3.2 直径计算974.3.3 高度计算97接管984.3.44.3.5 出口接管994.3.6 壁厚计算99试验1004.3.74.4 卧式重力分离器的设计1004.4.1 V0302 气液分离器1004.4.2 浮动流速1014.4.3 直径计算1014.4.4 分离器圆筒部分的长度1024.4.5 分离器液面高度102接管直径1024.4.64.4.7 壁厚计算103试验1034.4.84.5 气液分离器一览表104第五章 蒸发器1055.1 概述1055.1.1 循环式换热器1

6、055.1.2 单程型换热器1065.1.3 直接接触传热的蒸发器1075.2 蒸发器选型原则1075.2.1 选型应考虑的有关因素1085.2.2 选型的定性准则1085.3 设计实例1095.3.1 原料物性1095.3.2 蒸发器操作条件1095.3.3 各效蒸发量和完成液浓度的计算1105.3.4 各效溶液沸点和有效温度差的确定1105.3.5 加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的计算1135.4 蒸发器的传热面积1145.5 有效温度的再分配1155.5.1 重新分配各效的有效温度差：1155.5.2 重复上述计算步骤1155.6 计算结果如下表1175.7 蒸发器工艺计算1185.8 接

7、管的确定1215.8.1 溶液. 1215.8.2 加热蒸汽进口与二次蒸汽出口1215.8.3 冷凝水出口1225.9 蒸发装置的辅助. 1225.9.1 气液分离器1225浙能兰溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书5.9.2 蒸汽冷凝器1225.9.3 泵的选型1245.9.4 预热器的选择1245.9.5 主要强度计算及校核125第六章 换热器设计1286.1 换热器设计依据1286.1.1 选型原则1286.1.2 换热器命名1296.2 换热器工艺方案的确定1296.2.1 换热器概述1296.2.2 换热器选型1306.2.3 换热管规格选择1336.2.4 壳和台数1

8、346.2.5 工艺条件选择1346.2.6 换热器设计条件1386.2.7 换热器计算结果1386.3 换热器设计 E0104/E0201 举例1386.3.1 工艺模拟数据(E0104)1386.3.3 换热器 E0201 工艺模拟数据1466.4 换热器的机械设计及校核1486.4.1 选材1486.4.2 管板的选择1486.4.3 E0104 换热器强度校核1496.4.4 E0201 换热器强度校核1746.5 换热器条件图189第七章 结晶釜1907.1 结晶釜的结构1907.1.1 结晶釜的功能和用途1907.1.2 结晶釜的反应条件1907.2 各部分结构的确定和设计计算19

9、17.2.1 筒体的设计1917.2.2 封头与筒体的连接2027.2.3 传热面积校核2037.2.4 搅拌装置设计2047.2.5 反应釜传动装置2107.2.6 反应釜的密封装置2137.2.7 附件222接管的设计2277.2.87.2.9 开孔补强设计229第八章 流化床干燥器选型设计2348.1 概述2348.1.1 流态化现象2346浙能兰溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书8.1.2 流化床干燥器的特征2358.1.3 流化床干燥器的形式2368.1.4 干燥器选形时应考虑的因素2368.1.5 干燥原理2378.2 主体设计及工艺计算2378.2.1 主体8.2

10、.2 辅助的选择237的选择2388.2.3 物料离开干燥器的温度q 22398.2.4 干燥器工艺设计2418.3 干燥器结构设计244装置设计2448.3.18.3.2 分隔板设计2458.3.3 物料出口堰高 h2468.4 干燥器设计结果表2468.5 附属的设计与选型2488.5.1 物料供给器的选择2488.5.2 空气加热器2498.5.3 送风机和抽风机249第九章 储罐的选型设计2509.1 储罐选型依据2509.2 概述2509.2.1 立式平底筒形储罐的选型. 2519.2.2 球形储罐的选型. 2519.3 原料储罐2519.3.1 液氨储罐2519.3.2 环氧丙烷储

11、罐252储罐2529.4.1 硫酸储罐2529.4.2 丙二醇储罐2539.4.3 碳酸丙烯酯储罐2539.5 储罐选型一览表254第十章 泵选型设计25510.1 泵的概述及选型依据25510.2 工业用泵的分类和适用范围25510.3 化工装置对泵的要求25610.4 泵的选型原则2579.410.5 新型泵（P0308）的选型25810.5.1 选型10.5.2. 258液体流速25910.5.3 扬程计算25910.5.4 选型结果2607浙能兰溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书10.6 其他泵的选型26010.7 泵选型一览表264第十一章 压缩机、鼓风机选型设计26

12、511.1 选型原则26511.2 选型结果2668浙能兰溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书第一章总述1.1 过程的基本要求过程最基本的要求是满足安全性与性。安全是，在充分保证安全的前提下尽可能做到。性的过程、的安装、使用与维护、的长期安全运行本身就是最大的。在满足工艺要求的前提下，为了确保安全与，过程应满足以下基本要求。首先，结构合理、安全可靠，过程上所有部件都必足够的强度、和稳定性、可靠的密封性和一定的耐久性；其次，必须具有先进的技术指标，技术指标是衡量过程优劣的重要参数；然后，运转性能好、操作简单、运转方便；最后，还要具有优良的环境性能。上述要求很难全部满足，设计选用时应

13、具体具体分析，满足主要要求，兼顾次要要求。1.2 过程设计的作用工艺设计是工程设计的基础。化工从工艺设计的角度可以分为两类：一类是标准或定型，是成批、成系列生产的，并可以从厂家的目录或手册中查到其规格及型号，可直接从生产厂家；另一类是非标或称非定型，是根据工艺要求、通过工艺计算及专业设计设计、需要专门设计的特殊，然后由有资格的厂家。1.3 过程设计与选型的主要内容（1）确定单元操作所用的类型：这项工作应与工艺流程设计结合起来进行。（2）确定的材质：根据工艺操作条件（温度、介质的性质）和对的工艺要求确定符合要求的材质。这项工作应与设计专业共同完成。（3）确定的设计参数：的设计参数是由工艺流程设计

14、、物料衡算、热量衡算、的工艺计算多项工作得到的。对不同的，它们有不同的设计参数。对塔0浙能兰溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书，需要确定物料的流量、组成、温度、塔径与塔的材质、填料类型与填料高度或塔板类型与塔板数等，对于精馏塔还要确定塔顶冷凝器和塔底再沸器的热负荷、换热流体的种类等；对换热器，则需要知道热负荷、换热面积、冷热流体的种类及流量。（4）确定定型（即标准）的型号或牌号以及数量：定型是一些厂成批、成系列生产的，即那些可以直接向生产厂家订货或的现成。对已有标准图纸的，确定标准图的图号和型号。随着工标准化的推进，有些本来用于非标的化工装置，已逐步系列化、定型化。这些换热器系

15、列、容器系列、搪系列以及圆泡罩、F1 型浮阀和浮阀塔塔盘系列等已有相应的国家标准。（5）对非标：向化工专业设计提出设计条件和草图，明确的型式、材质、基本设计参数、管口、维修安装要求、支承要求及其他要求（如防爆口、人孔、手孔、卸料口、液面计接口等）。（6）编制工艺一览表：在初步设计阶段，根据工艺设计的结果，编制工艺一览表，可按非定型工艺和定型工艺两类编制。初步设计阶段的工艺设备一览表作为设计说明书的组成部分提供给有关部门进行设计。1浙能兰溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书第二章 反应器设计2.1 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，是化工生产及相关工业生产的关键

16、。由于化学化学反应种类繁多、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分离，因此，反应器设计过需要考虑的工艺和工程因素应该是多方面的。反应器设计的主要任务首先是选择反应器的型式和操作方式，然后根据反应和物料的特点，计算所需的加料速度、操作条件（温度、组成）及反应体积，并以此确定反应器主要构件的，同时还应该考虑的合理性和环境保护等方面的要求。2.2 反应器类型2.2.1 釜式反应器（反应釜）这种反应器通用性很大、造价不高、用途最广。它可以连续操作，也可以间歇操作。连续操作以多个釜串联反应

17、，停留时间可以有效地。已有 K 型和 F 型两类反应釜列成标准。K 型是有上盖的釜，形状偏于“矮胖型”（长径比较小）。F 型没有上盖形状则偏于“瘦长型”（长径比较大），材质有碳钢、不锈钢、搪等几种。高压反应器、真空反应器和常减压反应器、低压常压反应器都已系列化生产，供货充足。有些化工机械厂家接受修改图纸进行，化工设计可以提出个别的特殊要求，在一系列反应釜的基础上，加以改进。釜式反应器的传热面积和搅拌形式基本上都是固定的。在选型设计时，如不能选用系列化应当提出设计条件，依修改型。釜式反应器比较灵活通用，在间歇操作时，只要设计好搅拌，可以使釜温均一、浓度均匀、可以调控反应时间，也可以常压、加压、减

18、压操作，范围较大，而且反应结束后出料容易、方便，其机械设计亦十分成熟。2浙能兰溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书釜式反应器可用于串联操作，使物料从一端流入，在另一端出料形成连续。多釜串联以认为形成活塞流，反应物浓度和反应速度恒定，反应还可以分段进行控制。2.2.2 管式反应器近年来此种反应器在化工生产使用越来越多，而且越来越趋向大型化和连续化。它的最大特点是传热面积大、传热系数高、反应可以连续化、流体快、物料停留时间短，经过一定的，可以使管式反应器具有一定的温度梯度和浓度梯度。根据不同的化学反应，可以有直径和长度千差万别的形式。此外，由于管式反应器直径较小（相对于反应釜）因而能

19、耐高温、高压。由于管式反应器结构简单、，塔的应用范围越来越广。管式反应器可以用于连续生产，也可以用于间歇操作，反应物不返混。管长和管径是反应器的主要指标，反应时间是管长的函数，管径决定于物料的流量，反应物浓度在管长轴线上，浓度呈梯度分布，但不随时间变化，不像单间歇釜操作那样。2.2.3 固定床反应器此种反应器主要用于气/固相反应，其结构简单、操作、便于、易于实现连续化。床型多种多样、易于大型化，可根据流体的特点，设计和床的内部结构和内构件排布。固定床反应器是近代化学工业使用较早由较普遍的反应器，此类反应器有较高的反应温度、较大的传热面积、较高的气体流速、较高的传热和传质系数，加热的方式比较灵活

20、。基本类形有以下 3 种：（1）轴向绝热式：流体沿轴向自上而经床层，床层同外界无热交换。（2）径向绝热式：流体沿径向流过床层，可采用离心或向心形式，床层与外界不发生热交换。与轴向绝热式反应器相比，径向绝热式反应器中流体的距离较短、流道截面积较大、流体的降较小，但结构较复杂。轴向绝热式固定床反应器和径向绝热式固定床反应器都属于绝热反应器，适用于反应热效应不大或反应系统能够承受绝热条件下由反应热效应引起的温度变化的场合。3浙能兰溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书（3）列管式固定床反应器：是由多根反应管并联，适用于热效应较大的反应。但是固定床反应器床层的温度分布不容易均匀，由于固相粒

21、子不动，床层导热性不太好，因此对于放热量较大的反应，设计时增大传热面积、及时移走反应热，但相应地减小了有效空间，这是此类床型的缺点，尽管后起的流化床在传热上有很多优点，但由于固定床结构简单、操作方便、停留时间较长且易于、加上化工工程使用的习惯，因此固定床仍不能完全被流化床所取代。2.2.4 流化床反应器流化床反应器的特点是细的或粗的固体粒子在床内不是静止不动的，而是在高速流体的作用下，被扰动悬浮起来，剧烈运动，固体的运动形态接近于可以的流体，故称为流化床。由于物料在床内如沸腾的液体（被很多气泡悬浮），因此又称沸腾床。使固体流态化的介质（也可以是液体），因此流化床越来越被化工工程师重视，适用于气

22、/固和液-固相反应。流化床反应器的最大优点是传热面积大，传热系数高，传热效果好。流态化较好的流化床，其床内各点温度相差超过 5，可以防止局部过热。流化床的进料、出料、排废渣都可以用气流流化的方式进行，易于实现连续化、易于实现自动化生产和，生产能力较大，在气相/气相反应物（固相催化）、气相/固相反应物、气相/液相反应物（固相催化）、液相/液相反应物（固相催化）以及液相/固相反应物体系中越来越普遍地被应用。由于流化床体系内物料返混严重，粒子磨损严重，通常要有粒子回收和集尘的装置，另外床型和构件比较复杂、操作技术要求高以及造价较高等。2.2.5 反应器的设计条件本项目所采用的反应器为固定床管壳式反应

23、器，详细的设计条件一览表见附录-4选型一览表1.2 节反应器选型一览表。2.2.6 反应器计算结果本项目反应器的计算结果：筒体壁厚、封头壁厚、管板壁厚、复4浙能兰溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书核，详细计算结果见设计源文件中SW-6 强度校核设计源文件的反应器强度设计计算书。2.3 二氧化硫催化氧化反应器设计2.3.1 催化剂的选取及反应条件S109-1 型宽温区钒催化剂兼具中、低温钒催化剂的特性。起燃温度低,低中温活性好,在一转一吸和两转两吸制酸系统的转化器各段中均能使用。在硫酸厂中实际应用证明，S109-1 可缩短开车时间，降低能耗,提高转化率，减轻环境污染。S109-1

24、 可同替 S108 型低温催化剂和 S101 型中温催化剂。表 2-1 S109 -1钒催化剂性能及反应条件2.3.2 反应器的选择本工艺反应为 SO2 催化氧化反应，进反应器前原料气体组成：21.7%SO2，17.1%O2，61.2%N2。由于原料气中的 SO2 很高，为了很好的反应温度，便于传热，故选择列管式固定床反应器。它的优点有：传热较好、管内温度较易；返混小、选择性较高；催化剂机械损耗小；结构简单、投资和操作费用相对较小。2.3.3 反应动力学目前硫酸工业中二氧化硫催化氧化反应所用催化剂仍然是钒催化剂，也称为钒触5化学组成V2O5：8.28.6%SiO2：6065%K/V：2.652

25、.75%物理性质颜色：黄色或棕黄色外形： F 5×5 15 圆柱形颗粒堆积密度：0.650.70kg/L活性(SO2 转化率)：410时30%；485时81%径向压裂强度(酸泡)：5kg/cm工业起燃温度340350操作温度范围380640操作常压空速2000h-1浙能兰溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书媒。以五氧化二钒（V2O5 含量 5%10%为主催化剂，氧化钾（K2O）为助催化剂，以硅藻土（主要成分是 SiO2）为载体而制成的。在工业生产条件下，二氧化硫催化氧化作为气-固相催化反应，反应分为吸附、表面反应和脱附三个过程。1、钒催化剂上吸附在它上面后，O-O 键遭

26、到破坏甚至断着活性中心，氧裂，使氧变为活泼的氧原子，它比氧更易与 S02 反应2、SO2 吸附在钒催化剂的活性中心，S02 中的 S 原子受活性中心的影响被极化。因此很容易与原子氧结合在一起，在催化剂表面形成络合状态的中间物种。3、这一络合状态的中间物种，性质相当不，经过内部的电子重排，生成了性质相对的吸附态物。催化剂·SO2·O催化剂·SO34、吸附态物种在催化剂表面解吸而进入气相。SO2根据所使用催化氧化的催化剂，反应模拟使用的反应动力学模型为T.K.BopeckoB 方程：æç1 -2 ö÷K PO2 è&#

27、248;Tr =1 + A × PSO3PSO2PSO2式中： lg K = 4905.5 - 4.6455 ； b =。PT0 5× K× PPO2SO2P在653K 733K 范围内 A = 0.80 ，在733K 843K 范围内 A = 0.89 。根据反应的不同温度范围，动力学模型分别为:在653K 733K 范围内-123035RTç1 - b ÷æ2 ö4´10 ´ ePO4.87132 èør =+ 0.18´ PO3PO2在733K 843K 范围内6浙能兰

28、溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书-67300RTç1 - b ÷æ2 ö5.3824 ´ ePO2 èør =1 + 0.89 ´ PO3PO22.3.4 反应器计算为了达到较高的转化率，固定床列管式反应器采用四段催化剂床层进行 SO2 气体的转化，经过前三段转化后的气体进入到第一吸收塔 T0202 进行吸收后，再经过第四段催化剂转化的气体进入到第二吸收塔 T0203。表 2-2反应器进出物流信息7第一段第二段第三段第四段inoutinoutinoutinout温度430583.08480510.

29、37440467.36420425.07MPa0.10.10.10.10.10.10.10.1气相分率11111111质量流率kg / h1737.18361694.33561694.33561737.17471737.17471737.1734923.6437923.6436体积流率m3 / h1065.1424965.9328965.9328971.9808971.9808950.936723.5312721.943密度kg / m31.63091.75411.75411.78731.78731.82681.27661.2794组分质量流率kg / hSO2659.869263.94726

30、3.94792.38192.38176.59879.48160.3972浙能兰溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书2.3.4.1 催化剂用量根据空速算得催化剂的填充量为：= V f VVR式中：V R 为催化剂床层体积，3为m ；m3为hV f为原料气体体积流量，；-1-1V 为催化剂空速，为h ，取 2000 h ；故可得：第一段催化剂的床层体积：= 1065.1424 = 0.533(m3)；VR12000第二段催化剂的床层体积：= 965.9328 = 0.483(m3) ；V R2第三段催化剂的床层体积：2000= 971.9808 = 0.486(m3)V R32000

31、第四段催化剂的床层体积：= 950.9808 = 0.475(m3)VR420002.3.4.2 反应管长度的计算8588702259.84118.112118.112118.112118.11296.68896.68894.4192N2817.4741817.4741817.4741817.4741817.4741817.4741817.4741817.4741SO30494.8017494.8017709.2069709.2069816.4126011.3531浙能兰溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书取空床速度为 1.0 m / s ，则第一段床层截面积为：= V f 1

32、= 1065.1424 = 0.296(m2)Au1.0 ´ 3600R1第一段催化剂床层高度为：= V R1 = 0.533 = 1.8(m)HR1A0.296R1取床层空隙率为 0.3，则反应管长为： L1 = 1.8 + 1.8 ´ 0.3 = 2.34m第二段床层截面积为：= V f 2= 965.9328= 0.267(m2)Au1.0 ´ 3600R 2第二段催化剂床层高度为：= V R 2R 2= 0.483 » 1.8(m) 0.267HAR 2则反应管长为： L2 = 1.8 + 1.8 ´ 0.3 = 2.34m第三段床层截

33、面积为：= V f 3 = 971.9808= 0.270(m2)Au1.0 ´ 3600R3第三段催化剂床层高度为：= V R3 = 0.486 = 1.8(m)HAR30.270R3则反应管长为： L3 = 1.8 + 1.8 ´ 0.3 = 2.34m第四段床层截面积为：= V f 4= 950.936 = 0.264(m2)Au1.0 ´ 3600R 4第四段催化剂床层高度为：9浙能兰溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书= V R 4R 4= 0.475 » 1.8(m) 0.264HR 4A则反应管长为： L1 = 1.8 + 1

34、.8 ´ 0.3 = 2.34m2.3.4.3 管束和反应管的排列选取工业上所用的F25mm ´ 2.5mm 的列管，则第一段单管催化剂的体积为：=d 2 l = 0.785´ 0.0202 ´1.8 = 5.652 ´10-4 (m3)V 14则为： n = V R1 =0.533= 943.03 » 943(根)V-415.652 ´101第二段单管催化剂的体积为：=d2 l = 0.785´ 0.0202 ´1.8 = 5.652 ´10-4 (m3)V 24= V R 2=0.483=

35、854.56 » 855(根)则为： nV-425.652 ´102第三段单管催化剂的体积为：=d2 l = 0.785´ 0.0202 ´=156.582 ´10-4m3)(V34则为： n = V R 3 =0.486= 859.87 » 860(根)V-435.652 ´103第四段单管催化剂的体积为：=d2 l = 0.785´ 0.0202 ´=156.582 ´10-4m3)V44= V R 4=0.475= 840.则为： n» 8414根1 )(V-445.652 &#

36、180;104列管式反应器壳体直径按式计算： D = t(b - 1) + 2e上式中：t 为列管距，对于正三角形排列t = 1.368 d0 ，d0 为列管外径；b 为最外层六边形对角线上的， b = 2a + 1， a 为六边形层数， a = 1 (12n-3)0 5 - 1 ， n 为62； e 为最外层到壳体距离， e = (1 1.5)d0 。列10浙能兰溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书由于各段列管相同，按最多943 根进行计算。所以按正三角形排列，取管间距为t = 1.368d0 = 1.368´ 0.020 = 0.02736ma = 1 ´

37、 (12´943-3)12 - 1 = 17.23 » 17(层) b = 2 ´17 + 1 = 35(根)6e = 1.5 ´ 0.020 = 0.030(m)2则反应器的直径为 D = 0.02736´ (35 -1) + 2 ´ 0.030 = 0.99(m) ，圆整后取反应器壳体直径为 D = 1.0m 。2.3.4.4 反应器高度列管长度： L = 2.34m筒体顶部空间： Ha = 0.5m筒体底部空间： Hb = 0.5m第一段至第三段每距 H1 = 0.5m ，由于经过第三段催化剂后需要对 SO3 进行吸收，吸收后的

38、气体需要再进行第四段催化剂转化。4 ´ 950.936 3600 ´1则第三段气体出口管直径d = 0.58m3故选用F600mm ´ 9mm 管子。4 ´ 723.5312 3600´1第四段气体进口管直径d = 0.510m4选用F530mm ´ 9mm 管子。第三段与第四距： H ' = 0.6 + 0.53 + 0.5 = 1.63m1封头高度：采用 EHA椭圆封头，根据 JB / T 4746 - 2002 可得，曲面高度 H1 = 250mm ，直边高度 H 2 = 25mm ，则封头高度 HC = 2 ´

39、; (0.250 + 0.025) = 0.55m由于反应器下部用于反应出料的降温，根据相关材料可知用于降温部分的长度为1.1m，可得反应器高度11浙能兰溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书'1H = L + 2+HHHH+ 1.1 = 2.34 + 0.5 + 0.5 + 0.55 + 2 ´ 0.5 + 1.63 + 1.1 = 7.62mHabc12.3.4.5 反应床层压降D pr u21 - e1 - ed p r u0mf 0 (b )，f bH= a + b(b ), Re =Red pe bmm式中：， Pa ； f -m的摩擦系数； u0 -空

40、塔线速， u0 = 1m / s ；p -d p -催化剂颗粒直径， d p = 0.005m ；e b -床层空隙率，e b = 0.3 ；H -床层高度， m ； m -流体的绝对粘度， Pa × s ； a、b -系数，采用 Ergun 提出的数值， a = 1.75 , b = 150 。第一段：r= 1.6309 kg， m = 3.1´-5 Pa × s10m311= 0.005´1.6309 ´1 = 263.05 ；= 1.75 + 150æ 1 - 0.3 ö = 2.15f故可得Reç 263.

41、05 ÷-513.1´10èøm11.6309 ´12æ1 - 0.3 öD p = 1.8 ´ 2.15 ´´ ç÷ = 2945.4054Pa = 2.945kPa0.005è0.3øb1第二段：r= 1.7541kg， m = 2.2749 ´-5 Pa × s10m322= 0.005´1.7541´1 = 385.53 ；= 1.75 + 150æ 1 - 0.3 ö = 2.02f故可

42、得Reç 385.53 ÷-52èø2.2749 ´10m11.7541´12æ1 - 0.3 öD p = 1.80 ´ 2.02 ´´ ç÷ = 2976.3569Pa = 2.976kPa0.005è0.3øb2第三段：r= 1.7873kg， m = 3.2749 ´-5 Pa × s10m33312浙能兰溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书= 0.005´1.7873´1 = 272

43、.88 ；= 1.75 + 150æ 1 - 0.3 ö = 1.75f故可得Reç 272.88 ÷-533.2749 ´10èøm31.7873´12æ1 - 0.3 öD p = 1.80 ´1.75 ´´ ç÷ = 2624.391Pa = 2.624kPa0.005è0.3øb3第四段：r= 1.2766 kg， m = 3.3012 ´-5 Pa × s10m344= 0.005´1.

44、2766 ´1 = 193.35 ；= 1.75 + 150æ 1 - 0.3 ö = 2.29 ；f故可得Reç 193.35 ÷-54èø3.3012 ´10m41.2766 ´12æ1 - 0.3 öD p = 1.80 ´ 2.29 ´´ ç÷ = 2455.6678Pa = 2.456kPa0.005è0.3øb22.3.4.6 筒体和封头厚度考虑到使用温度、应力、价格、供货情况及材料的焊接性能等，在设计中

45、选取：壳体、列管、管板、封头、支座、折流板材料为 0Cr18Ni9。化工生产中的容器壁根据下式计算：p Di2s j - pS =式中：S容器计算壁厚，mm；P设计，MPa；Di筒体直径，mm；材料的，MPa；焊缝系数，=0.85。本反应器材质选择 0Cr18Ni9，查 GB4237 知，材料的面对接焊缝，焊缝系数取 0.85；为 27MPa(最高温度)；采由工艺可知，反应器设计为 0.12,Pa,筒体内直径为 1000mm。则筒体计算厚度：0.12 ´1000S = 2.62mm2 ´ 27 ´ 0.85 - 0.12根据 GB6654容器用钢板和 GB3531

46、低温容器用低合金钢板规定可知对 OCr18Ni9 钢板厚度负偏差C1 = 1mm ，腐蚀裕量C2 = 2mm ，故筒体的名义厚度d = S + C1 + C2 = 2.62 +1 + 2 = 5.62mm ，圆整后取 6 mm ，封头厚度与筒体厚度相同。2.3.4.7试验13浙能兰溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书OCr18Ni9 的屈服极限s t = 27MPa,s s = 205MPa;: PTT= P + 0.1 = 0.12 + 0.1 = 0.21MPa，取两者较大值，故P= 0.21MPa试验P= 1.25P = 1.25 ´ 0.12 = 0.15MPa

47、T= PT (Di + d e) 则气压试验校核满足公式：s2d jTe= 0.21´ (1000 + 5.62) = 0.46MPa < 0.8 ´ 205 = 164MPas2 ´ 270 ´ 0.85T所以气压试验满足强度要求。取反应器筒体直径为 1012 mm ，厚度为 6 mm 。内径为 1000 mm 。2.3.4.8 气体分布板设计气体分布板的形式工业应用的气体分布板形式很多，主要有直流式、侧流式、填充式、短管以 及无分布板的漩流式等。此反应器选用侧缝式锥帽分布板。分布板的压降r2uD p = eg2a 2d式中：u -操作，m /

48、s ；a -分布板的开；e -分布板的阻力系数，一般为 1.52.5，对于侧缝帽分布板为 2； r -气体密度，kg / m3 。理想的气体分布板压降必然是同时满g足均匀和具有良好性这两个条件的最小压降。均匀分布板气压降Richardson 建议分布板的阻力至少应是气流阻力的 100 倍，即：D p³ 100D pd ,ce性压降Agarwal 等指出，性压降应不小于列管式固定床层压降的 10，即D p= 0.1 pd ,cb，其最小值约为 3500Pa。由此，分布板的最小压降可表示为：并且在任何情D p= max(0.10D p ,3500Pa,100D p ) 这里，均匀分布板气

49、压降就成为次要d ,minbe，只14浙能兰溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书考虑性压降就可以。所以： D p= max(0.1D p ,3500Pa)d ,minb因为 p = 1.964kPa ，所以取D p = 3500Pabd第一段：1065.1424=3600 = 0.368m / su´1.012214e r2u2 0.3682 ´ 35002 ´1.6309 ´a g1= 0.00792D p1d第二段：965.9328=3600 = 0.334m / su´1.012224e r2u2 0.3342 ´

50、 35002 ´1.7541´a g 2= 0.00752D p2d第三段：971.9808=3600 = 0.336m / su´1.012234e r2u2 0.3362 ´1.7873´a g 3= 0.00762D p2 ´ 35003d第四段：950.936=3600 = 0.328m / su´1.012244e r2u2 0.3282 ´1.2766 ´a= g 4= 0.00632D p2 ´ 35004d15浙能兰溪发电厂深度脱硫脱碳及化利用项选型与典型设计说明书板厚：分布板板厚度取 5 mm 。孔数和孔径的确定Di = 1000mm