乙烯气相法合成反应器设计书

目第一章反应器的选 反应器设计原 反应器选目第一章反应器的选 反应器设计原 反应器选 第二章物料 第三章催化 催化剂用量计 传递特 颗粒尺 床层空隙率和高 第四章床层压 第五章反应器的直径和高 第六章筒体的设 筒体相关系 材料选 碳素 低合金 高合金 筒体的厚度计 筒体封头设 封头的壁厚计 封头与筒体的连 坡口制 焊接坡 坡口形 坡口表面及两 涂 焊条、焊 26.6.7焊 第七章釜体和夹套的设 釜体系 釜体的长6.6.7焊 第七章釜体和夹套的设 釜体系 釜体的长 釜体长径比对搅拌功率的影 釜体长径比对传热的影 物料特性对釜体长径比的要 釜体的水压试 釜体的压力表量程要 夹套的水压试验操作过 反应器设计参数的确 设计压力的相关确 设计温度的相关确 反应器壁 裙座高 传热面积校 填料密 填料密封的机构及工作原 填料密封箱的特 填料密封的选 机械密 机械密封的结构及工作原 机械密封分 机械密封的选 密封装置的选 机械密封的设计计 密封接触面内外径的计 端面比压与弹簧比压选 端面比压计 38.9动静环的材质选 端面几何尺寸计 机械密封摩擦功率的计 8.9动静环的材质选 端面几何尺寸计 机械密封摩擦功率的计 辅助密封材料的设计选 辅助密封材料材质的选 结构形 弹簧元件及弹簧力的计 密封装置整体设 第九章附件设 9.1筒体法兰的设 螺栓根径和螺栓个数的设 人孔的设 反应器支座的设 安装底 联轴器的选 设备支 吊耳的设 设备接管的设 进料管的设 出口管设 温度计接 视 安全阀接 备用 补强结 SW6反应器强度校核一览 第十一章反应器设备条件 4第一应器的选1.1需满足以下要求满足物料转化率和反应时间的要求第一应器的选1.1需满足以下要求满足物料转化率和反应时间的要求1.1.1（生成醋酸乙烯的主要反应式（生成CO2的主要反应式（CH3COOH燃烧反应（生成丙烯醛反应110mL内循环无梯度反应器，反应气在高速旋转的透平推第二物料2 Vapor11Mole Mass Volume10mL内循环无梯度反应器，反应气在高速旋转的透平推第二物料2 Vapor11Mole Mass VolumeFlow --MassFlow000第三Tatoray技术类似，选用载有鈀、金催化Bayer-KRV-(Bayer-)和四种国产第三Tatoray技术类似，选用载有鈀、金催化Bayer-KRV-(Bayer-)和四种国产实验结果表明活性顺序为:CTV>KRV>CT>Bayer选择性顺序反应的动力学数据来自于华东理工大学周健《CTV-V型乙烯氧乙酰化合成翠hrexpt3续第二章0MoleFlow00000翠>ͻͶǤhǤͻexpt式中rVAC：醋酸乙烯的反应生成速率催化剂用翠>ͻͶǤhǤͻexpt式中rVAC：醋酸乙烯的反应生成速率催化剂用量计取催化剂堆积密度：560Ǥ43-1径向绝热式固定床反应3.2.1体积当量直径：（非球形颗粒折合成同体积的球形颗粒应当具有的直径）13d6Vs3=6.545*10-球形体积 3-1径向绝热式固定床反应3.2.1体积当量直径：（非球形颗粒折合成同体积的球形颗粒应当具有的直径）13d6Vs3=6.545*10-球形体积 sv6 径）Sd2dSa 2d61200m1d 6V6 6SVVdSSSVS的粒子的质量分率）53.2.2床层空隙率和高颗粒内的体积）1-VP1B3.2.2床层空隙率和高颗粒内的体积）1-VP1B1BVBP3-2空隙率与床层径向位置的关3-3床层径向流速分布示意若将整个反应器按照径向反应器要求来设计，使催化剂的体积满足（22-6第四层压4-ugm B 3dmBSum——平均流第四层压4-ugm B 3dmBSum——平均流速(空塔气速lρgεB——床层RemBRem>1000时，厄根(Ergun)△P=L1.0005310B5dBs7第五章反应器的直径和高之间。此处我们选取反应器反应器长径比＝4床径计算（无内件时 ×第五章反应器的直径和高之间。此处我们选取反应器反应器长径比＝4床径计算（无内件时 × 第六体的设6.1筒体相关系86.2.1碳素6.2.1碳素容一器专用钢钢板，如Q245R(R读音为容，表示压力容器专用板)、20G(G读6.2.2Q345R、15CrMoR、16MnDR等6.2.30Cr18Ni9它属于不锈耐酸钢，抗高温氧化性能好、有良好的塑性、韧性9Q235-A，使用温度在0～350Q235-B容器设计压 ，钢板使用温度在0～3500Cr18Ni9TiQ235-A6.3Q235-A，使用温度在0～350Q235-B容器设计压 ，钢板使用温度在0～3500Cr18Ni9TiQ235-A6.3 PC CSnt 0.935 0.981.016.36mmS21371n；圆整Sn厚取Sn17mmSeSnC1C2170.981.042006.022。P=0.85MPa1.1LHhh10.64200401090 3342006.02D0D0699.67LHhh10.64200401090 3342006.02D0D0699.67L0.694，查化工设备机械基础（第二版）15-4查得系数t:2 29.5310-8MPa33时不能满足外压稳定通过SW-6校核增大厚度为。4200462,420044.02t，B1.0718MPaP所以筒体取Sn46mm6.46-1标准椭圆封头的主要尺寸VVh138.54H244VVh138.54H2446.56-1本次设计采用标准椭圆形选取标准椭圆封头，代号EHAJB/T4746—2002，由于封头Di4200mmP1.1PW1.10.85PCPPL0.9350.0568（整板冲压）；C10.98mmC21.0mm。（整板冲压）；C10.98mmC21.0mm。enC1C2460.981RiKD0.942003780mm，计算系数t为：Ri，A0.1250.1251.46A0.00146数ᴶ计算许用压力 87.780.534MPaPB6.66.6.1.坡口制ᴶ6.6.1.坡口制ᴶ6.6.2.焊接坡6-2对接接头示意6.6.46.6.5涂6.6.66.6.7焊6.6.46.6.5涂6.6.66.6.7焊第七章釜体和夹套的设7.1釜体系在知道反应釜操作时盛装物料的容积以后，首先要选择适宜的长径比7.2釜体的7.2.1釜体长径比对搅拌功率的影7.2.27.2.3物料特性对釜体长径比的要7.2.47.2.27.2.3物料特性对釜体长径比的要7.2.4筒体水压试验压力1.25P1.250.935134h Ͷ取两者较大值作为最终水压试验压力,PT1.169MPa釜体液压试验强度校核PTDSe1.169PT1.169MPa釜体液压试验强度校核PTDSe1.169420023.02107.23MPa0.9120322TSe 7.2.5釜体的压力表量程要P2PT21.1692.338MPa或1.5PTP4即1.754MPaP4.676MPa7.3夹套的水压试验操作过第八章反应器设计参数的确8.1设计压力的相关确PW：PWP1.05~1.1PW液体静压：由筒体高度P1.05~1.1PW液体静压：由筒体高度 ，取液体物料平均密度为PLgH344.7489.8116.856817.23Pa；PL PC：PCP设计温度:180焊缝系数：（单面全焊透，100%无损探伤础（第二版）14-4知t134MPa；8.2设计温度的相关确8.3反应器操作压力为P=0.85MPa,设计计算压力取1.1倍的工作压力,1=0.935MPa,，焊缝系数取φ=1，内径D=4200mm。查《化工设备设计基础P2131304-0Cr18Ni9不锈钢,180℃=134MPaPc 0.935 14.7mm21341ic8.4裙座高 ++>8.5当28.4裙座高 ++>8.5当216-516-3查得封头内表面积Fh19.6m1米高内表面积2F113.19m2FFh19.614.50934.1097.522要求的传热面积为A7.5m，所以经核算夹套的高度符合要求8.6填料密8.6.1填料密封的机构及工作原8.6.2填料密封箱的特（1）设置内（2）8.6.3填料密封的选8-1标准填料箱的允许压力(2)8-2填料8.6.2填料密封箱的特（1）设置内（2）8.6.3填料密封的选8-1标准填料箱的允许压力(2)8-2填料材料的性适用条件（接触介质6ᴶᴶ允许温度范围<<<---<<<---8.7机械密8.7.1机械密封的结构及工作原动环和轴之间的密封，属静密封密封件常用”O“形环，点是动环和静环作相一层极薄的液膜起密封作用。e点是静环与静环座之间的密封，属静密封。8.7机械密8.7.1机械密封的结构及工作原动环和轴之间的密封，属静密封密封件常用”O“形环，点是动环和静环作相一层极薄的液膜起密封作用。e点是静环与静环座之间的密封，属静密封。续表8-2122428-1机械密封示意8.7.2机械密封分(1).单端面与双端(2).平衡型与非平衡8.7.38-1机械密封示意8.7.2机械密封分(1).单端面与双端(2).平衡型与非平衡8.7.3表8-3机械密封许用的压力和温度 使用温度-3-8.7.48.8机械密封的设计计8.8.110-68.7.48.8机械密封的设计计8.8.110-6 ，取为 222241.12.5805D22Kb4 4Kb41.121.12.5D1D22b805.522.5800.5mm8.8.2端面比压与弹簧比压选比压PS取 ᴶ,弹8.8.3端面比压计2D22805.53D2 3805.52P2D1 π805.5-8.8.3端面比压计2D22805.53D2 3805.52P2D1 π805.5-2R442S2D1 π805.5-0.15244d2222-LFL44FLR94641611892FπD2v π0.8055-0.80053.36s 0.51MPaPπ805.52-800.52DC2221448.9O80250℃或对橡胶有不好的作用O80250℃或对橡胶有不好的作用65～80O形环时动环与轴之间、静环与支座之间的装配间隙(也必须注意。若间隙过大，则在高压情况下，O形环有被挤出的8.10端面接触宽 取 t8.11机械密封摩擦功率的计PfπdmbPCv0.1π0.8030.00255100003.36D2PfπdmbPCv0.1π0.8030.00255100003.36D2d式中：m—密封端面平均直径，dm；2D2—密封环接触端面宽度，b；2πdm—密封环接触端面平均速度 ,v；8.12辅助密封材料的设计选8.12.165～808.12.28-2辅助密封圈形8.12.3封弹簧比压的数值，由于其安装位置不同而异。对于内装式其值在0.08~0.4MPa8.12.28-2辅助密封圈形8.12.3封弹簧比压的数值，由于其安装位置不同而异。对于内装式其值在0.08~0.4MPa之间，对于外装非平衡式则为PTP10.2~0.3MPaD222210.2805.5-2πWAT 448.12.4密封装置整体设8-3密封8.12.4密封装置整体设8-3密封装置的结构123456789第九件设9.1（1）根据筒体内操作压力、温度和筒体直径，查《压力容器法兰分类和规格表》和《压力容器法兰分类与技术条件》（/2000），选带衬环的甲（24所示）16Mn（JB/T4704-2000）、《缠绕垫片》（JB/T4705-2000）、《金属包垫片》标准JB/T4701-2000《甲型平焊法兰》，公称压力PN=3.1mpa，公称直径9-1平密9-2凹凸密封9-39-2凹凸密封9-39-4衬环凹凸密封的奶油橡胶石棉板，标记为：垫片3400-3.1JB/T4704-2000。图9- 机架公称直径和凸缘法兰公称直径相9-6凸缘法兰结果示表9- 型凸缘法兰尺9.2螺栓根径和螺栓个数的9.3人9-6凸缘法兰结果示表9- 型凸缘法兰尺9.2螺栓根径和螺栓个数的9.3人孔的HG/T21514-2005《钢制人孔和手孔的类型与技术条件》，选用回转盖板式平化剂装填分为4段，故设5个人孔。⸴ddd2数dd3429-7D型补强圈型9-7D型补强圈型式尺寸示意用304L不锈钢设备，尺寸算确定如下:，内径积应大于或等于开孔减少的载面积，补强圈的厚度按下式估算（ tͻ ×t>补Ǥtͻ其中9.4本反应器选择圆简裙式支座排气孔：裙座顶部须开设φ80(5)裙座壳体过渡段:塔壳设计温度低于-20℃或高于250℃时，裙座壳顶部分的但不小于500mm;(6)防火层;当裙座D>1500mm时，两侧均敷设50mm石棉水泥层。9.5安装底由机架公称直径Ͷ9-2安装底盖外9-8t型和t型安装底9.69-2安装底盖外9-8t型和t型安装底9.6径dd孔16M-9-9GY型凸缘联轴器9-凸缘联轴器的基本参9.7设备支⸴hd1d9-9GY型凸缘联轴器9-凸缘联轴器的基本参9.7设备支⸴hd1dD型8t型〔短臂)型〔长臂)e型(加长臂)tA和型有带盖板和不带盖板两种结构，e9-4耳式支座型Ͷ9-10B4t型〔短臂)型〔长臂)e型(加长臂)tA和型有带盖板和不带盖板两种结构，e9-4耳式支座型Ͷ9-10B44⸴有无有有无有有有9-支座系列参9.8吊耳的公称直径⸴o时的管轴以及轴式吊耳的挡板和内筋材料均为Q235-AGB3274顶部板式吊耳的的代号为TP，简称为TP9-支座系列参9.8吊耳的公称直径⸴o时的管轴以及轴式吊耳的挡板和内筋材料均为Q235-AGB3274顶部板式吊耳的的代号为TP，简称为TP装。TP49-79-11吊SDLR单个吊耳重量2支座质量ed8-M9.99.9.1进料管的设反应器进口总流量为Ͷ×进口管的直径为 采用DN=500的管道根据Ͷ×GB/T1057-Ͷ×Ǥ Ͷ×9.99.9.1进料管的设反应器进口总流量为Ͷ×进口管的直径为 采用DN=500的管道根据Ͷ×GB/T1057-Ͷ×Ǥ Ͷ×9.9.215m/sͶ×出口管直径圆整后选取DN=500mm的压力管Ͷ×GB/T1057-Ͷ×在ͻͶ×材料为9.9.3 ͻ材料为9.9.4视0Cr18Ni9Ti。9-12视镜结构9-89.9.5×，材料为9.9.6备用ͻ×9-12视镜结构9-89.9.5×，材料为9.9.6备用ͻ×，材料为9.9.7图8- 补强圈补强、厚壁接管补强和整锻件补t8低压、材料的标准抗拉强度低低压、材料的标准抗拉强度低于 ᴶ、补强圈厚度小于或等于1.5n、壳c所示。其优点是:（1.等面积补（2.压力面积补强（3.极限载荷补强 （4.允许（2.压力面积补强（3.极限载荷补强 （4.允许不另行补强的最大开孔直GB150规定，当在设计压力小于 ᴶ的壳体上开孔，相邻开孔中心的9-9不另行补强的接（5）等面积补强计径（6）允许开孔的范圆筒上开孔的限制：当其内径D1500mm时，开孔最大直径d i2d520mmD1500mm，开孔最大直径dDi,且d（6）允许开孔的范圆筒上开孔的限制：当其内径D1500mm时，开孔最大直径d i2d520mmD1500mm，开孔最大直径dDi,且d1000mmi凸形封头或球壳上开孔最大直径dDi2(7)开孔所需补强面39-10设计结果汇总反应温度 设计温度 1fr0接管材料强度削弱系数开孔补强计算直径补强区有效宽度接管有效外伸长度接管有效内伸长度续壳体多余金属面积接管多余金属面积补强区内的焊缝面积A1+A2+A3= 第十反应器强度校核一览10-立式搅拌容器校计算单中航一集团航空动力控制系统研究筒体设计条内夹设计压力1内径C名义厚度第十反应器强度校核一览10-立式搅拌容器校计算单中航一集团航空动力控制系统研究筒体设计条内夹设计压力1内径C名义厚度材料名SA240-许用应[s[s]压力试验温度下的屈t点s钢材厚度负偏差0腐蚀裕量厚度附加量111焊接接头系数11压力试验类液液试验压力续表9- 反应器直径 反应器高度()封头高度()反应器壁厚 封头壁厚 10-内筒体内压计计算单中航一集团航空动力控制系统研究计算所依据的标GB150.3-计算条筒体简计算压力C内径材SA240- 材力[s]力[s]t试验温度下屈服点钢板负偏差腐蚀裕量焊接接头系数10-内筒体内压计计算单中航一集团航空动力控制系统研究计算所依据的标GB150.3-计算条筒体简计算压力C内径材SA240- 材力[s]力[s]t试验温度下屈服点钢板负偏差腐蚀裕量焊接接头系数续表10-封头设计条筒体上筒体下夹套封封头形名义厚度材料名力[s]t钢材厚度负偏差0腐蚀裕量111厚度附加量1焊接接头系数111主要计算结内圆筒夹套筒内筒上内筒下夹套封校核结 量校核合校核合校核合校核合校核合 续表10-厚度及重量计算厚d =有效厚名义厚dn=续表10-厚度及重量计算厚d =有效厚名义厚dn=重压力试验时应力校压力试验类液压试试验压力 = (或由用户输入的应力水平[s]T[s]T0.90ss=圆筒的应sT =校核条sT校核结合压力及应力最大允许工作压 =设计温度下计算应st =校核条[s]tf结合10-内筒体外压计计算单中航一集团航空动力控制系统研究计算所依据的标GB150.3-计算条圆筒简计算压力-C内径材10-内筒体外压计计算单中航一集团航空动力控制系统研究计算所依据的标GB150.3-计算条圆筒简计算压力-C内径材料名试验温度许用应力SA240- (材设计温度许用应力试验温度下屈服点钢板负偏差腐蚀裕量焊接接头系数压力试验时应力校压力试验类液压试试验压力PT=1.25Pc=试验压力下圆筒的应[s]T0.90ss=sT =校核条校核结sT合厚度及重量计算厚有效厚d=名义厚dn=AA=B重B= 10-内筒上封头计算单中航一集团航空动力控制系统研究计算所依据的标GB150.3-计算条椭圆封头简计算压力C内径曲面深度10-内筒上封头计算单中航一集团航空动力控制系统研究计算所依据的标GB150.3-计算条椭圆封头简计算压力C内径曲面深度材SA240- (材力[s]t力[s]钢板负偏差腐蚀裕量焊接接头系数压力试验时应力校压力试验类液压试试验压力 0.8500[s]T0.90ss=试验压力下封头的应sT =校核条sT校核结合厚度及重量压力计续表10-许用外压 =结合9-内筒下封头计算单中航一集团航空动力控制系统研究计算所依据的标GB150.3-计算条椭圆封头简计算压力C内径曲面深度9-内筒下封头计算单中航一集团航空动力控制系统研究计算所依据的标GB150.3-计算条椭圆封头简计算压力C内径曲面深度材 (板材力[s]t力[s]钢板负偏差腐蚀裕量形状系K =10-计算厚dh =有效厚最小厚dmin=名义厚dnh=结满足最小厚度要重压力计最大允许工作压 =结合焊接接头系数压力试验时应力校压力试验类液压试试验压力 0.8500续表10-[s]T0.90焊接接头系数压力试验时应力校压力试验类液压试试验压力 0.8500续表10-[s]T0.90ss=试验压力下封头的应sT =校核条sT校核结合厚度及重量形状系K =计算厚dh =有效厚最小厚dmin=名义厚dnh=结满足最小厚度要续表9-重压力计最大允许工作压 =结合10-单中航一集团航空动力控制系统研究计算所依据的标GB150.3-计算条椭圆封头简计算压力-10-单中航一集团航空动力控制系统研究计算所依据的标GB150.3-计算条椭圆封头简计算压力-C内径曲面深度材 (板材力[s]力[s]t钢板负偏差腐蚀裕量焊接接头系数压力试验时应力校压力试验类试验压力液压试[s]T0.90ss=sT =校核条校核结sT合厚度计计算厚dh=有效厚名义厚dnh=10-夹套圆筒体计计算单中航一集团航空动力控制系统研究计算所依据的标GB150.3-计算条筒体简计算压力C内径材 板材力[s]10-夹套圆筒体计计算单中航一集团航空动力控制系统研究计算所依据的标GB150.3-计算条筒体简计算压力C内径材 板材力[s]力[s]t试验温度下屈服点钢板负偏差腐蚀裕量焊接接头系数厚度及重量计算厚d =有效