年产1000吨邻甲基苯胺车间工艺设计--加氢还原釜的设计

1、宝鸡文理学院化学化工学宝鸡文理学院化学化工学院毕业设计院毕业设计题目: 年产 1000 吨邻甲基苯胺车间工艺设计 加氢还原釜的设计全套图纸加扣全套图纸加扣 3346389411 或或 3012250582学生姓名学生姓名指导教师指导教师班班 级级2009 级化学工程与工艺（1）班专专 业业化学工程与工艺学学 院院 2013 年 5 月 27 日目目 录录摘要摘要1ABSTRACTABSTRACT .1设计任务设计任务 .21.1. 概述概述 .21.1 性状及用途.21.2 邻甲苯胺的毒性及其防护与储备.31.3 邻甲基苯胺生产工艺总述.31.3.1 甲苯硝化还原法.31.3.2 邻硝基甲苯铁

2、粉还原法.41.3.3 苯胺甲基化法.41.3.4 硫化碱还原法.41.3.5 催化加氢法.51.4 市场前景及发展趋势.52 2 工工艺艺介介绍绍 .62. 1 原料路线及生产方法的选择.622 工艺流程简述.73 3 原料、辅助原料、产品的主要技术规格原料、辅助原料、产品的主要技术规格 .74 4 加氢还原釜工艺计算加氢还原釜工艺计算 .84. 1 物料衡算.842 热量衡算.95 5 主要设备工艺计算及选型主要设备工艺计算及选型.105. 1 工艺计算.105. 1. 1 加氢还原釜体积的计算.105. 1. 2 传热面积计算.135. 2 设备选型 .145.2.1 反应釜的选型.14

3、5.2.2 传热设备的选型.145.2.3 搅拌器的选型.155.2.3.1 桨式桨叶搅拌器 .155.2.3.2 框式和锚式搅拌器 .155.2.3.3 推进式搅拌器 .155.2.3.4 涡轮式搅拌器 .156 6 还原反应釜的主要结构尺寸及计算结果还原反应釜的主要结构尺寸及计算结果.16结束语结束语 .17参参考考文文献献 .18致致 谢谢 .191年产 1000 吨邻甲基苯胺车间工艺设计 加氢还原釜的设计摘 要: :邻甲基苯胺是一种重要的精细化工中间体，也是生产染料、农药 、医药等的主要中间体 。本文主要介绍邻甲基苯胺的性质及用途、主要生产方法、市场前景及发展趋势,设计了年产 1000

4、 吨邻甲基苯胺的车间工艺:以甲苯、 混酸（硝酸与硫酸）为原料，经单釜间歇硝化、水洗、连续精馏、加氢还原、精制后得邻甲基苯胺 。我主要负责还原反应釜的具体设计。根据物料衡算及热量衡算结果，确定了加氢还原釜的工艺参数和釜体类型及特征尺寸。经最终核算所需还原反应釜的尺寸如下，釜体积 4 m3,筒体直径 1400mm，封头内径1400mm，筒体高度2715mm，夹套直径1500mm，夹套高度1800mm,采用 300 转/分的推进式搅拌器。选用釜体所能承受的压力为3.2Mpa。关键词 ：邻甲基苯胺；工艺设计；加氢还原釜Process design of workshop with an annual

5、output of 1000 tons of o-toluidine Hydrogenation reactor designLiu Jiaojiao(Department of Chemistry and Chemical Engineering, Baoji University of Arts and Sciences, baoji Shaanxi 721013 )Abstract: O-toluidine is an important intermediates of pesticides, dyes and medicine. In this paper, the nature,

6、uses, production methods, market prospects and development trends of o-toluidine were described. The production technology with an annual output of 1000 tons of o-toluidine was determined. In this process, toluene as raw materials first reacted with mixed acid (nitric acid and sulfuric acid), then t

7、hrough washing by water, continuous distillation, 2hydrogenation,and finally, the o-toluidine was obtained. I was responsible for the design of reduction reactor. According to mass balance and energy balance, the type and feature size of hydrogenation reactor were determined: Kettle volume is 4m3, c

8、ylinder diameter is 1400mm, head diameter is 1400mm, height of the cylinder is 2715mm,jacket diameter is 1500 mm, jacket height is 1800 mm, the use of 300 switch / sub-advance-beater. Selection Kettle body can bear the pressure is 3.2 MPa. Keywords : o-toluidine; Process Design; Hydrogenation reacto

9、r 设计任务设计任务该设计的任务是年产 1000 吨邻甲基苯胺车间工艺设计，内容包括：第一，工艺与工艺流程图；第二，硝化釜的设计；第三，精馏塔的设计；第四，加氢还原釜的设计；第五，酒精回收塔的设计。本文的主要任务是通过物料衡算和热量衡算设计加氢还原釜。1. 概述1.1 性状及用途1邻甲基苯胺（亦称：邻甲苯胺2-甲基苯胺2-氨基甲苯邻胺邻氨基甲苯 ）英文名称为：o-Toluidine,2-Toluidine ；有不稳定型(-型)及稳定型(-型)。分子式：C7H9N分子量：107.15 外观与性状：常温下为无色至浅黄色液体。曝露在空气中及光照下变为红棕色。相对密度（g/mL,20/4）：0.998

10、9沸点：（，101.3KPa）:200.7熔点：-21(-型)、-15.5(-型)相对蒸气密度（g/Ml,空气=1）：3.693蒸汽压：0.13KPa/44折射率（20）：1.5728燃点（）：482闪点（闭口，）：85溶解性：微溶于水，但能随水蒸汽挥发，溶于乙醇乙醚丙酮苯等多种有机溶剂。 邻甲基苯胺是杀虫剂三环唑甲霜灵呋霜灵杀虫杀螨剂杀虫脒螟铃畏除草剂异丁草胺敌草胺已草胺等中间体，也是染料农药医药的主要有机合成中间体，可制造枣红色基 GBC大红色基 G红色基 RL色酚 As-D酸性红 3B碱性品红 T 等染料品，也可用作有机合成中间体、酸吸收剂和溶剂以及糖精硫化促进剂选矿剂甲苯砷酸等。1.2

11、 邻甲苯胺的毒性及其防护与储备 邻甲苯胺生成的高铁蛋白，引起神经障碍的作用很强，并能直接刺激膀胱，引起膀胱炎，膀胱出血和血尿。本品能因皮肤吸收而中毒，应避免与皮肤接触。TJ 36-79 规定车间空气中最高容许浓度为 5mg/m3。因此储存于阴凉，通风的库房。远离火种，热源。包装要求密封，不可与空气接触。应与氧化剂，酸类，食用化学品分开存放，切记混储。1.3 邻甲基苯胺生产工艺总述作为一种重要的精细化工中间体产品，早在 20 世纪 20 年代，人们就对其表现出了极大的兴趣，开发了多种合成方法。如甲苯硝化还原法、邻硝基甲苯铁粉还原法、苯胺甲基化法、催化加氢法等。1.3.1 甲苯硝化还原法2甲苯与混

12、酸硝化得邻甲基硝基苯和对甲基硝基苯的混合物，分离混合物，约得到 63%的邻甲基硝基苯和 34%的对甲基硝基苯，再分别还原为邻甲基苯胺和对甲基苯胺。其中还原步骤大致有以下方法：1.酰胺、肟和腈的还原；2.四氢硼化钾-氯化亚铜 还原芳烃硝基为胺基，有较高产率；43.催化加氢 利用钯或铂、钌或铁化合物、钯/碳、雷尼镍加氢还原得邻甲基苯胺。其中催化加氢还原的副产物仅为反应生成水，是所有还原反应中污染最小的方法。就甲苯消化还原法而言，甲苯硝化时虽有对甲基硝基苯生成，但其还原产物对甲基苯胺也是重要的精细化工中间体。目前大多数生产企业均采用此方法生产邻甲基苯胺，所不同的是国内大多数采用铁粉还原而国外大多数采

13、用催化加氢还原。1.3.2 邻硝基甲苯铁粉还原法2邻硝基甲苯在氯化铵介质中或混酸中用铁粉还原而得，其反应如下：4 +9+4 4 +3277NOHCFeOH2NHC9743OFe反应产物经分离精馏，既得产品1.3.3 苯胺甲基化法2 由苯胺用甲醇进行甲基化制得，其反应式如下： + +NHC76OHCH3NHC97OH2制备实例：将硝酸铁九水和物 202.0g 溶于 2L 蒸馏水中，然后慢慢加入25的氨水，调 pH=7，过滤沉淀，沉淀物水洗，向其中加入二氧化锗 0.55g,混炼 1h，在 90下干燥过夜然后再 450下焙烧 3h，的催化剂，其组成为（三氧化二铁）：（二氧化锗）=99:1（金属原子比

14、） 。将上述催化剂粉碎为 6-10 目，并向内径为 20mm 的反应器中加入 20ml,加热至 370，将苯胺：甲醇=1:5mol 的混合液，以 14ml/h 的速度通过反应管，苯胺的转化率为 84.5，邻甲基苯胺的选择性为 42.2。1.3.4 硫化碱还原法 硫化碱常用以还原芳香硝基化合物，本类反应称为齐宁(Zinin )还原，由于反应比较缓和，可使多硝基化合物中的硝基选择性地部分还原，或只还原硝基偶氮化合物中的硝基，而保留偶氮基，并应用于从硝基化合物获得不溶于水的胺类，含有醚、硫醚等对酸敏感基团的硝基化合物，不宜用铁粉还原时，可应用硫化物还原。 常用的硫化物为硫化钠、硫氢化钠和多硫化钠，其

15、他尚有硫化铵、硫氢化铵、多硫化铵，有时硫化锰、硫化铁也用作还原剂，工业上多采用二硫化钠，5硒能促使某些还原反应的进行。1.3.5 催化加氢法10 催化加氢就是分子氢在催化剂作用下经加热加压顺利地将不饱和键或基团转化为饱和键或基团的还原反应。催化氢化有许多优点，如使反应定向进行，可使催化氢化生产能力增大，副反应少，产品质量好，产率高，是胺类生产发展的方向，且对环境污染问题有显著的优越性。催化加氢有气相加氢和液相加氢两种，由于硝基物沸点高不宜于气相加氢，而液相加氢收率高，操作方便，故采用液相加氢法。具体到制邻甲基苯胺是将精馏得到的邻甲基硝基苯与溶剂（乙醇）和催化剂（骨架镍）加入加氢还原釜还原。过滤

16、出催化剂，真空蒸馏，制的纯度高的邻甲基苯胺。骨架镍催化剂：将具有催化活性的金属和铝制成合金，再用氢氧化钠溶液浸渍合金，除去其中的部分铝，即得到活性金属镍的催化剂，称为骨架镍催化剂，骨架镍活性很高，有足够的机械强度。但骨架镍非常活泼，置于空气中能自然，所以存于乙醇中。氢用量：一般总是采用氢过量，氢过量不仅可以提高被加氢物质的平衡转化率和加快反应速度，且可提高传热系数，有利于导出反应热和延长催化剂的寿命，有时还能提高选择性，但氢过量太多将使产物浓度降低。本工艺还原部分采用催化加氢法。工艺条件的选择： a 工业生产过程中采用操作温度为 80-100； b 操作压力为 1.0-1.5Mpa； c 催化

17、剂骨架镍活性高，有足够的机械强度，且非常活泼，所以保存于乙醇中，防止自燃。综上所述，传统的 邻甲基苯胺的还原已由加氢还原取代铁粉还原。虽然催化加氢对生产装置和工业控制的要求较高，且需要优良的催化剂和氢气来源。但其具有巨大的潜在优势，所以我国应加强研究，加快其工业化进程5。61.4 市场前景及发展趋势邻甲苯胺是重要的精细化工中间体，用于生产枣红色基 GBC、大红色基 G、红色基 RL、色酚 ASD、酸性桃红 3B、酸性品红和碱性红 T 等染料产品，以及农药杀虫醚、硫化促进剂、选矿剂甲苯砷酸.。用于制备偶氮染料，三苯甲烷染料，硫化促进剂和糖精等。也用作分析试剂。用作有机合成，染料中间体。在医药工业

18、用于制备邻氯青霉素，安眠酮，必嗽平，若丁等。农药工业用于合成杀虫剂。还用于合成硫化促进剂 DT,BG,PR 等用于油墨、塑料、橡胶、广告等行业，有较好的市场前景。随着我国染料，油墨等相关工业的发展，对有机颜料的品种及数量需求将有一定幅度的增长，因此邻甲苯胺的需求也会相应增加。国内外生产能力概况: 国内最大的邻甲苯胺生产企业是江苏淮河化工有限公司，年生产能力为30000 吨，其次为江苏安邦电化厂，山东东胜星奥化工有限公司，吴江澄湖化工厂，吉林染料厂，湘潭有机化工厂等。我国目前邻甲苯胺的年生产能力约为6.5 万吨。国外邻甲苯胺的主要生产公司有：英国的帝国化学(ICI)公司、Hickion 及 We

19、lch 公司；德国的拜耳公司；美国的杜邦公司；日本的日木化药公司。市场情况： 国内目前需求量约为 6 万吨，国际市场预计需求量约为 100 万吨。为扩大出口市场,国内厂家纷纷进行扩建或技术改造，以提高市场的竞争力。综上所述，作为重要中间体的邻甲苯胺有着广阔的市场前景，本次设计也将带来一定的经济及社会效益。2. 工艺介绍21 原料路线及生产方法的选择 邻甲基苯胺的工业生产方法主要是由甲苯硝化、精馏、还原、精制得到。此反应条件温和、收率高、安全性好。已成为目前生产邻甲基苯胺的主要方法，主要反应为：7甲苯 硫酸+硝酸 邻甲基硝基苯+对甲基硝基苯邻甲基硝基苯+对甲基硝基苯+氢气 催化 邻甲基苯胺+对甲

20、基苯胺此反应为放热反应。 22 工艺流程简述 该设计所采用的工艺流程图如下：先在混酸釜中按比例配制好混酸，并冷却，将邻二甲苯加入硝化釜冷却，逐渐加入已冷却好的混酸，硝化产物送至分离器，分出废酸后碱洗再水洗至中性，之后送至精馏塔分离，塔底产品为副产物对甲基硝基苯，送至副产物生产工段，塔顶产品为邻甲基硝基苯，经冷却器冷却后送至加氢还原釜，加入溶剂，催化剂进行反应，待反应完全后产物经气液分离分出未反应的氢气，压滤除去催化剂，催化剂回收，滤液再经脱溶剂、减压精馏后得成品，纯度为 99%。甲 苯 混 酸 邻甲基硝基苯 邻甲基苯 采用此工艺邻甲基苯胺占全部产物的 98%，对甲基苯胺只占0.8%，间甲苯胺只

21、占0.6%，有较高的选择性高和收率，且技术成熟，是生产邻甲基苯胺的主要方法。3. 原料、辅助原料、产品的主要技术规格原料：甲苯（98%）工业品、硝酸（98%）工业品、硫酸（93%）工业品、水还原剂：H2（99%）催化剂：骨架镍硝化水洗精馏 精制还原8溶剂：乙醇(95%)表 1 原辅料规格及配比原料 规格 配比（摩尔比）乙醇 95 1邻甲苯胺 99 1表 2 产品质量指标指标名称 质量指标 外观 无色或淡黄色油状液体含量% 大于或等于 99熔点 -22.4 C沸点 199.7 C 稳定性 稳定4.4. 加氢还原釜工艺计算该设计采用液相催化加氢。氢气，硝化物，催化剂形成了气-液-固三相体系。催化剂

22、选用骨架镍催化剂，一般常采用含镍 50%的铝镍合金为原料，用NaOH 处理，溶去合金中的铝。反应式如下：2Ni-Al2NaOH2Ni3OH2222NaAlO2H制备好的灰黑色骨架镍在空气中会自燃，因此需保存在乙醇或水蒸汽中，用完后不可随意丢弃，骨架镍易中毒，如硫砷铋都会使其在不同程度中毒，但它的价格便宜，制造简便，因此在工业中得到了广泛应用。 3 反应条件：骨架镍用量 氢化物的 3%左右反应温度 80操作压力 1.0-1.5MPa操作过程：由冷却器引出的邻甲基硝基苯加入反应釜，迅速加热到反应起始所需温度 80，加热的同时开启搅拌设备，通氢气达到反应压力 1.0-1.5MPa，并开启冷凝水，调节

23、冷凝水流量使釜内温度控制在 80左右，待到氢气压力表指数增加时结束反应。941 物料衡算（1）年产 1000 吨邻甲基苯胺纯度 99%。A 设水洗、精制不损耗，精馏部分损耗 5%，且得到的邻甲基硝基苯占总产物的 85%。B 硝化、还原部分的收率为 90%。 C H：1.0079，O：15.999，N：14.007，C：12.011。4D 邻甲基硝基苯的密度为 1160kg/m3(20)。 3E 由精馏段精馏出的邻甲基硝基苯为 0.21t/h。（2）设每批次总的反应时间为 8 小时，则每批次进的硝基物量为：0.21t/h1000kg8 h =1680kg溶剂（乙醇）与硝基物的体积比为 1：1，则

24、每批次容积应加入168011608=11.58621m3骨架镍加入量为硝基物的 3%，则每批次应加入骨架镍的量为：16803%=50.4kg42 热量衡算6根据反应方程式： 催化邻甲基硝基苯+氢气 邻甲基苯胺 a 冷凝水的进口温度为 20。b 釜内恒温 80。c 冷凝水的出口温度为 40。d Cp 水=4.183kJ/kg。e 管子规格 252.5mm。K 夹套=280kJ/mol n=0.211000000137.14=1531.28mol查得邻硝基甲苯的标准摩尔生成焓为-9.7KJ/mol,邻甲苯胺的标准摩尔生成焓为56.4 KJ/mol，6邻甲基硝基苯+氢气 催化 邻甲基苯胺10由于此反

25、应为放热反应，所以其标准摩尔生成焓变H =56.4（-9.7）=66.1kJ/mol。Q= = nH=1531.2866.1=101217.74kJ/h5. 主要设备工艺计算及选型5. 1 工艺计算5. 1. 1 加氢还原釜体积的计算7（1）从资料上查得邻甲基硝基苯的密度为 1160kg/ m3 （20）1 体积流量：0.211000kg/1160/ m3 =0.181 m3/h a 反应器的有效体积 V=qv,0 (tr+t)式中-qv,0 每小时处理物料量 m3 -tr 辅助时间 -t 反应时间每批次总的反应时间为 8 小时。 硝化物与溶剂的体积比为 1：1 反应釜的有效体积为 VR=（0

26、.218）2=3.36 m3b 决定反应器的筒体体积应考虑装料系数，通常装料系数可取0.40.85。具体可按下列情况确定：表 3 几种反应釜的值不同的反应釜 不带搅拌器或搅拌缓慢的反应釜 0.80.5 带搅拌的反应釜 0.60.8 易起泡沫和在沸腾下操作的设备 0.40.6 在实际工程中，要根据物料的性质，反应时的状态和生成物的特点，合理的选11取装料系数，以尽量提高釜体的利用率。反应器的实际体积为 VR=V/，由于此反应所需为带搅拌的反应釜，所以装料系数=0.8总体积为 V=3.360.8=4.2 m3圆整为公称体积为 4m3 (2)反应釜体的主要部分是容器其筒体基本上是圆柱形，封头常用椭圆

27、形、锥形和平板，以椭圆形应用最广泛。a. 确定筒体和封头形式该工艺设备是带搅拌的中压反应类型。根据惯例，选择圆柱型筒体和椭圆形封头。b. 确定筒体和封头直径在已知搅拌器的操作容积后，首先要选择罐体适宜的长径比(H/Di)，以确定罐体直径和高度。选择罐体长径比主要考虑以下两方面因素： 1、长径比对搅拌功率的影响：在转速不变的情况下，PD5（其中D-搅拌器直径，P搅拌功率） ，P随釜体直径的增大，而增加很多，减小长径比只能无谓地损耗一些搅拌功率。因此一般情况下，长经比应选择大一些。 2、长径比对传热的影响：当容积一定时，H/Di越高，越有利于传热。表 4 几种反应釜的 H / Di值种类 釜体物料

28、类型 H/Di 值 一般反应釜 液-固相或液-液相物料 11.3 气-液相物料 12 发酵罐类沸点 1.72.5 聚合釜 悬浮液乳化液 2.083.85 本工艺选用为气-液物系反应故H/Di选定为 2.反应物料为气-液相类型，从表 4 上查得 H/Di 1-2，设备容积算得为 4 m3，取装料系数为 0.8。 反应釜直径估算如下：=1.37mDiDiHV/43214. 344312圆整至工程直径标准系列取 Di=1400mm，封头取相同的内径。c. 确定筒体高度当 DN=1400mm，查资料得椭圆型封头的容积 Vh=0.3977m3，筒体每一平方米高容积 V1=1.539m3/m2,则筒体的高

29、估算为 H=2.715m1VVhV 539. 13977. 04取 H=2800mm，于是 H/=2800/1400=2Did. 确定夹套直径夹套和筒体连接常焊接成封闭结构，夹套的结构尺寸常根据安装和工艺两方面的要求而定。容器外装有夹套可有如下几种：（1）仅圆筒部分有夹套（2）仅圆筒和下封头部分有夹套（3）为减小外压容器计算长度 L，在圆筒部分的夹套采用了分段结构或带有加强圈。（4）圆筒、下封头及上封头的一部分有夹套夹套型式可按工艺要求及反应釜具体结构的不同而选择，如上封头与筒体必须采用法兰联接时，就不能采用第种，而本工艺则采用最广泛应用的第种。当夹套中蒸汽作为载热体时，一般从上端进入夹套，凝

30、液从夹套底部排出；如用液体作为冷却剂时则相反，采取下端进，上端出，以使夹套中经常充满液体，充分利用传热面，加强传热效果。夹套的直径可根据筒体内径按表 4-3 选取：DjDi表 5 夹套直径mmDj DiDj 500600 +50 1D7001800 +1001D20003000 +200 1D所以可得 Dj=+100=1400+100=1500mm,夹套下封头也采用椭圆形，并于夹套筒Di体取相同直径。13e. 确定夹套高度夹套筒体的高度估算如下：Hi=1.82m 1VVhV 539. 13977. 048 . 0取 Hi=1800mm。f. 夹套传热面积当 DN=1400mm 时，从资料上查得

31、封头内表面积 Fh=2.2346筒体 1m 高内2m面积 F1=4.4/2mm则 F=Fh+1.8F1=2.2346+1.84.4=10.15462m此 F 为夹套的传热面积。g. 内筒及夹套的受力分析工艺提供的条件为：釜体内筒中工作压力 0.2Mpa，夹套工作压力 0.6Mpa。则夹套筒体和夹套封头为承受 0.6Mpa 内压，而内筒的筒体和下封头为承受0.2Mpa 内压，同时又承受 0.6Mpa 外压，其最坏的工作条件为：停止操作时，内筒无压而夹套内仍有蒸汽压力，此时内筒承受 0.6Mpa 外压。 h. 计算夹套筒体和封头厚度夹套筒体与筒体的环焊缝，因检测困难，故取，从安全计夹套上所6 .

32、0有焊缝均取，封头采用由钢板拼制的标最椭圆形封头，材料均为 Q235-B6 . 0钢。夹套厚度计算如下：mm85. 626 . 01 . 16 . 0113214006 . 01 . 1 22CDpptid夹套封头厚度计算如下：mmppCDtid05. 626 . 01 . 15 . 06 . 0113214006 . 01 . 15 . 022)(圆整至钢板规格厚度并查阅封头标准，夹套筒体与封头厚度均取为mmn105. 1. 2 传热面积计算8 Q= KAtm=WCp(40-20) = nH 14W = = =1209.87/h )2040(CpQ20183. 474.101217 A =

33、=tmKQ tm = = = =148 1212ttIntt4060)4080()2080(In A = = =2.4428tmKQ28014874.1012172m夹套的传热面积仅为 10.15462.4482，所以不用蛇管来加大传热2m2m面积。5. 2 设备选型5.2.1 反应釜的选型9 反应釜的材料主要满足生产工艺的要求，如耐压、耐温、耐介质腐蚀以及保证产品清洁等。由于材料的不同，反应釜的制造工艺、结构也有所不同。因此可分为钢制搅拌设备、搪玻璃搅拌设备和带衬里的搅拌设备等。 在此工艺过程中，我们选用比较常用的立式钢制搅拌反应釜。立式钢制机械搅拌设备的容器可按 GB9845钢制机械搅拌容

34、器型式及主要参数进行选用。由规定可知，我们选用封头型式为椭圆形底、盖，可拆盖结构形式的容器。它的主要参数根据前面计算的到的 V=3.91，可选用公称容积为4，筒体3m3m内径为 1400mm，高度为 2715mm,所承受的压力为3.2MPa 的容器设备。根据反应釜 V=公式进行反核算，则由=1400mm 得 H=24Di HDi=2.34m24VVhDi23 . 1414. 33977. 04Di=1.475mHV434. 214. 344与前面算得的结果1400mm 相差不大，所以可以选用。5.2.2 传热设备的选型15 搅拌设备常用的传热元件有夹套，内构件（横向盘管和竖式盘管）内附件（导流

35、筒和挡板）以及搅拌器本身。所谓夹套就是在容器的外侧，用焊接或法兰的连接方式装设各种形状的钢结构，使其与容器的外壁形成密闭的空间，在此空间内载热介质，加热或冷却容器内的物料。夹套的主要结构型式有整体夹套、型钢夹套、半管夹套、蜂窝夹套和螺旋板蜂窝式夹套等。 在此工艺中我们采用整体夹套，因为其承受的温度和压力相对于我们整个工艺比较合适。常用的整体夹套有圆筒型和U 型两种。圆筒型夹套仅在圆筒部分有夹套，传热面积小，适用于换热要求不大的工艺。U 型夹套是圆筒部分和下封头都包有夹套，传热面积大，是最常用的结构，为有利于传热，当夹套做冷却时，冷水从夹套底部进入，夹套的上部排出；当夹套用蒸汽加热时，蒸汽从夹套

36、上部进入底部出口排出冷凝水。根据夹套与筒体的连接方式不同，夹套又分为可拆卸式和 不可拆卸式两种结构。工程中使用较多的是不可拆卸式夹套，但当夹套内载热介质易结垢，需经常清洗，或者搅拌容器内操作条件恶劣，要求定期检查筒体外表面时，必须采用可拆卸式夹套结构。综上所述，我们选用整体夹套中比较常用的U 型夹套作为催化加氢反应釜的传热元件。5.2.3 搅拌器的选型搅拌器的型式很多，它的行状、尺寸、结构与被搅拌液体的性质和要求实现的流型有关，因而应根据工艺要求来选用。常用的搅拌器有以下几种。5.2.3.1 桨式桨叶搅拌器桨式搅拌器在结构上最为简单，其桨叶是用扁钢制造，当搅拌物料对钢材有显著腐蚀时，桨叶可用合

37、金钢或有色金属做，也可采用钢制外包橡胶或环氧树脂、酚醛玻璃布等。桨叶形式可分为平直叶和折叶两种。5.2.3.2 框式和锚式搅拌器框式搅拌器是由桨式演变而成，两层水平桨叶用铅垂桨叶联成刚性框架，其结构比较坚固。当这类搅拌器底部形状和釜体下封头的形状相似时，就成为锚式搅拌器。为了增大对高粘度物料的搅拌范围以及提高桨叶的刚性，还常常要在框式、锚式搅拌器上加一些立叶和横梁，这样使得框式、锚式搅拌器的结16构形状更多。5.2.3.3 推进式搅拌器推进式也称旋桨式，这种搅拌器常为整体铸造。采用焊接时，需模锻后再与轴套焊接，加工较困难。制造时应做静平衡试验。搅拌器可用轴套、平键和紧定螺钉与轴连接。推进式搅拌

38、器材料常用铸铁、铸钢。5.2.3.4 涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器与桨式桨叶搅拌器相比，只是桨叶数量多、种类多，桨的转速高，可使流体均匀地由垂直方向运动改变成水平方向运动，自涡轮流出的高速液流沿圆周运动的切线方向散开，从而在整个液体体积内得到激烈搅动。这种搅拌器广泛用于高速溶解和进行乳化操作。涡轮式搅拌器形式很多，有开启式和圆盘式。桨叶又分为平直叶、弯月、和折叶。桨式、推进式和涡轮式搅拌器在搅拌于混合设备中应用最为广泛，据统计约占搅拌器总数的 75%80%。此工艺需要转速较大的搅拌设备，所以应选用推进式搅拌器。推进式搅拌器常用整体铸造，加工方便。其直径约取反应釜内径的1/6-1/2，切向线速度V1.5m/s，转速为300600r/min，甚至更快，一般说来，小直径取高转速，大直径取低转