(完整)反应器初步设计说明书

1、福建联合石化有限公司 年产25万吨丙烯(PDH)反应器段计说明设计团队：烷转工艺指导老师：王洪海李春利单海 王桂赞武宇新团以成员:雷永杰李情张帅 蔺艺莹段小艳作者单位：河北工业大学东华科技-陕鼓杯第十届全国大学生化工设计竞赛福建联合石化联产 25万吨丙烯项目目录5第1章反应器设计.1.1 反应器设计概述 11.2 反应器的选型 1第2章催化剂 32.1 催化剂的选择 32.2 催化剂失活的原因 32.3 催化剂再生的方法 3第3章丙烷脱氢反应器 43.1 主反应及副反应方程式 43.2 反应机理 43.3 动力学方程 43.3.1 催化反应动力学模型 43.3.2 失活动力学 53.4 反应器

2、设计思路说明 63.4.1 反应条件 63.4.2 反应器类型的选择 73.4.3 反应器数学模拟 73.4.4 反应器体积的计算 73.5 催化剂设计 113.5.1 催化剂用量 113.5.2 催化剂来源 113.5.3 催化剂的装填 113.6 反应器内部结构设计 113.6.1 催化剂床层开孔 113.6.2 催化剂分布器 123.6.3 气体分布器 12学二匕福建联合石化联产 25万吨丙烯项目3.7 反应器管口计算 123.7.1 进料管（以第一台反应器为例） 123.7.2 出料管 133.7.3 吹扫空气入口 133.7.4 催化剂进料口 133.7.5 催化剂出口 133.7.

3、6 排净口 133.7.7 人孔 143.7.8 催化剂床层固定钢 143.8 加热炉 143.9 机械强度的计算和校核 143.9.1 反应器材料的选择 143.9.2 反应器筒体厚度的选择 143.9.3 反应器封头厚度的计算 153.9.4 液压试验校核 163.9.5 反应器强度校核 163.9.6 反应器封头的选择 253.10 设计结果总结（以第一台反应器为例） 26第4章乙快选择性加氢反应器 264.1 概述 264.2 反应方程式 274.3 催化剂的选用 274.4 设计简述 274.5 在Polymath中的模拟与优化 294.6 选择性加氢反应器总结 30第5章参考文献

4、30第1章反应器设计1.1 反应器设计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，是化工生产流程中 的中心环节。由于化学反应种类繁多，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的分离，因而，反应器设计过程中需要考虑的工艺和工程因素应该是多方面的。反应器的设计主要包括：1）反应器选型；2）确定合适的工艺条件；3）确定实现这些工艺条件所需的技术措施；4）确定反应器的结构尺寸；5）确定必要的控制手段。在反应器设计时，除了通常说的要符合“合理、先进、安全、经济”的原则， 在落实

5、到具体问题时，要考虑到下列的设计要点：1）保证物料转化率和反应时间；2）满足物料和反应的热传递要求；3）设计适当的搅拌器和类似作用的机构；4）注意材质选用和机械加工要求。1.2 反应器的选型反应器按结构大致可以分为釜式、 管式、固定床、流化床、移动床等类型。 它们的主要适用范围和特性见下表 1-1 :表1-1反应器类型反应器类型适用范围特性结构简单、加工方便，传质、传热效率高，温度浓度分布均匀，操作灵活性大，便于液液，气控制和改变反应条件，适合于多品种、小批釜式反应器液，液固，气液量生产，但返混程度大，间歇操作时辅助I时间所占比例大。管式反应器气相，液相返混小，所需反应器体积较小，比传 热面大

6、；但对慢速反应，管很长，压降很 大固定床反应器气固相催化反应返混小，高转化率时催化剂用量少， 催化剂不易磨损；但传热控温不易，催化 剂装卸麻烦流化床反应器气固相，尤其是催化剂失活很快的反应传热好，温度均匀，易控制，催化剂 有效系数大；但床内返混大，不适于高转 化率反应移动床反应器气固相，尤其是催化剂失活很快的反应床层返混小，固气比可操作性大；但 床内温差大，调节/、易本反应器主要针对的是丙烷脱氢生成丙烯的反应，该反应的高效反应温度在 550-650 C,反应压力为0.1MP3反应两个最大的特点是：(1)反应为强吸热，分子数增加的可逆反应，平衡常数随温度的升高而增 加。若要获得较高的脱氢转化率，

7、则该反应需在高温和负压下进行，然而，高温 又会使烷烧容易发生裂解和深度脱氢反应，导致反应的选择性降低。(2)催化剂容易结焦失活：高温对 CHC键断裂的裂解反应比对 C H键断弋匕产6 福建联合石化联产25万吨丙烯项目裂的脱氢反应更为有利，从而容易导致催化剂表面积碳，进而使催化剂失活加速。 而连续工业化不允许频繁停车来更换催化剂，否则会导致产品质量的不稳定以及 额外的能量与原料消耗。本项目包括4台脱氢反应器和1台选择性加氢反应器。综合反应以及催化剂 特点，我们分别选择移动床反应器和固定床反应器。第2章催化剂2.1 催化剂的选择本反应综合生产实际以及环境友好的要求，丙烷脱氢（PDH）反应器选用Sn

8、为助剂、Pt为活性中心，ALO为载体的Pt-Sn/Al 2Q催化剂。催化剂为颗粒直径 2mmi勺球形颗粒，密度为3800kg/m3,床层孔隙率e取0.4。乙快选择性加氢（SHP） 反应器选用最常用的钳系催化剂。2.2 催化剂失活的原因丙烷脱氢反应在热力学上是一个分子数增加、强吸热（116KJ/mol）的可逆 反应。为了使反应向脱氢反向进行，需要提高反应温度和降低反应器中的压力。但是在高温下，丙烯容易发生深度脱氢，导致选择性降低，而且在高温下 C-C 键裂解反应在热力学上比C-H键裂解更有利，从而加剧了碳在催化剂表面沉积导 致Pt-Sn/Al 2O催化剂失活。2.3 催化剂再生的方法利用CCRM

9、再生装置，对结焦的Pt-Sn/Al 2Q催化剂进行烧炭再生。具有 4项 主要功能：烧去催化剂的焦炭，铝催化剂的重新分配，移去额外的水分及将催化 剂返回到还原状态（催化剂再生）。缓慢移动的催化剂床在通过反应器和再生器 的环路中循环，常用的循环时间为510天。反应部分和再生部分相互独立设计， 因此即使再生器停车，也不用中断反应器内催化脱氢反应过程。第3章丙烷脱氢反应器3.1 主反应及副反应方程式主反应:副反应:C3 H8 - C3H6+H2C3 H8 - C2H4+CH4C2H4+H2- C2H6C3 H8+H2- C2H2+C+4H2 Hr=116.0754KJ/mol Hr=75.8671KJ

10、/mol Hr=-136.98KJ/molHr=330.595KJ/mol33.2 反应机理图3-1丙烷脱氢反应机理3.3 动力学方程3.3.1 催化反应动力学模型- 门=k1*(P(C3H8)-P(QH8)*P(H2)/Keq)/(1+P(QH6)/K1);- r2=k2*P(QH8);- r3=k3*P(QH4)*P(H2);单位：mol/(min*g).其中：Keq=exp(16.858-15394+148728/t2)atm福建联合石化联产 25万吨丙烯项目R=8.314J/(mol*K);P(QH8)是C3H8在反应器中的分压 P(C2H)是QH4在反应器中的分压 P(是H2在反应器

11、中的分压； t为反应器中的温度.3.3.2 失活动力学dC2k1c* (C max Cm)k2cdtC=Cn+CM2 k1c*tCm C max *1 C max* k1c*tCM=k2c*tEaic*/11、kic k0ic*exp(* (- 一)R t tmCM1a (1 a1 * Cm) a2*Cm* exp a3*CmEaa1 .11、a1 a01*exp( ()R t tm动力学方程中各参数如下图3-2:5J «福建联合石化联产 25万吨丙烯项目7 -参数敬伯0.5242min.bur)Km3.46Eal3457 Jd/molH-85.817 kJ/mol媪0.00465

12、inniol/(g.min.br)Eu13731 kJ/mol%0.000236 mmol '(g.niiD, bar)Eg154.54 kJ/nioltttn918.y2 g cat/g cokeQ.6I kJ/fiio!的399 g cat/g coke的40.07234 g coke /g cat.min弘lieL4 5E-6 g coke 喈 ctrt.minJc38.43 kJ/molEwJ 25.51 kJ/molC*13JC13J4E-3 g coke /g cat图3-2动力学参数3.4反应器设计思路说明3.4.1 反应条件反应温度：866K反应压力：1 atm稀释剂的

13、选择：为了提高转化率，可以在反应气中添加稀释剂。水蒸汽是最 早作为稀释气体引入丙烷脱氢过程的， 它能有效促进丙烷脱氢反应，提高反应转 化率,而且水蒸汽还是一种很好的载热剂，但是水蒸气会对催化剂结构产生影响，给产物分离造成困扰，并且催化剂价格昂贵，因此我们选择廉价的H2作为稀释剂，并且H2作为反应产物，也可以做到循环利用，提高原子利用率。本设计选 用的氢姓:比为1:1。反应器：径向绝热式移动床反应器，四台串联0.4催化剂：球形，规格 dp=2mm,空隙率反应进口 流量：G=64869.711mol/min3.4.2 反应器类型的选择由于该反应体系的原料是以混合气体进料， 且进料量比较大，考虑到环

14、保因 素以及所采用的催化剂易失活问题，如若采用流化床反应器，则床层返混比较大， 不适于做高转化率反应，而该反应要求丙烷最终转化率为 88%,因此我们考虑选 用床层返混较小且利于催化剂再生的移动床反应器。绝热式反应器相较于列管反 应器具有造价低，反应器空间利用率高，操作简单的优点，故考虑选用。3.4.3 反应器数学模拟本次反应器设计利用设计软件POLYMATHS行优化和模拟。首先根据经验值 确定反应器床层高度，然后利用软件语言写出反应程序， 进而运行得到反应器物 料的摩尔分率和温度沿反应器径向的变化情况及个点的反应状态。最后通过改变工艺参数，如管长、管径、进口温度等，对反应器结果进行优化，得到最

15、优转化 率和产量。3.4.4 反应器体积的计算(一)基本衡算方程研究对象选丙烯，甲烷，乙烷，体系选反应器的一个小微元，(考虑结焦对反应的影响)对这个微元体系做物料衡算，如下： 壬二, dm1王反应：3800000 2 3.14 r l (1 m1) a r1 m1 r2 (2 m1) r3)/Ntdr副反应：dm2 3800000 2 3.14 r l (-m2 a r1 (1 m2) r2 m2 r3)/Nt drdm3 3800000 2 3.14 r l (-m3 a r1 m3 r2 (1 m3) r3)/Nt dr对这个微元体系做热量衡算，如下：dt 3800000 2 3.14*/

16、- * ( Hr 1 a r1 Hr 2 r 2 Hr 3 r3)dr Nt Cp其中a是结焦浓度和催化剂活性的关联系数，Nt是不同床层位置的进料流 量，Cp为进料物流的平均热容，Hr1, Hr2, Hr3分别是主副反应的反应热，r1 , r2 , r3分别是主副反应的反应本征动力学。(二)Polymath模拟过程有了基本的化学反应动力学，用平推流(PFR通过polymath来模拟，进口福建联合石化联产 25万吨丙烯项目总的物料流量是Aspen模拟整个流程达到稳态时的数据。得到模拟程序如下:jrnl7i 11-I-ml： 7 F -砰值+ 必小"色"d lrn2ydfj =

17、 ri*314*r33tmD* 而 F* H +卜噌*公01产均TM或飒事d沼I扁划m0, fflSW 的叩州利,即M抬班7师.“rT迎0皿由“"1 HG*i2阳唧i计用隐j韵M - Nt * mi 短 -IT 位 N3=Nrm3hlt= U)r(i -mr nJ*m3；祗应戏置准 1t类的空4Tglnnml植4砌.牙孔汹*产间，出)闻m2口占2口卜丫工了 1 m1 巾7用？ +作1 啪 m -京i t 阑：' 1 - n)1 - m2 + nd；' +12-m3中 I俯旧54+出炉U? 一【配小门- H ,"？?弼'，1* 1刀与6-0 '

18、*1” ”门V制=内卸 +li4S6*1D*p)*t-ffi«*10 rt * 2 * SB 3 * 10* (-10) 't "3- 14J 91fi * 10 *(-13) *t*10-3用I出赃热Hr3-(J3£S6 i16?9T10*(3jT14 606*10*(g+M2+3801?7*1*3 Bl 2ffl*l*(1*tll*Wnai_T 1r Cr +*2*加7533'饵：例 升二正"疯3m' 3'“1 -1，f R 孙n葡盟 祝二班 4:4007&n=(UQl，1甲司广厂)作飞邛* iJOdET将，k

19、lcT1)理睡聚ftEM = k2cTH”即r弹师*仙*3,1小=则出 趾41*18断*脚传拈TIO畤ri r kr IP 3h0-Pc3»*Ph2i 倒上Q - Pc3T63 上叫=口 f；e aa -15394 +liana 5*101 型 ©二35印土力 1 日3 mTi：，H : 1Q1325 k1NJ5,匍图-啧乱*1。吗1 tir /Ri K2=2.9GT1ff 如闻愫31* TH 岬 Ft-1,同卬 下？=4吓，hB 白=id" PcM-" Ph2-3 -1®'!('' 9.10*3- 1/ld/n 

20、9;!：)=cJi0-P1整剧酬应力晒” Pc9« = P*m1 口日廿四Cp-5*州+侬*如+*+何tCp4*M13印1有姓T口/F一5”咆祖 1 l M、r“？ + 346.90rID (40|-1*3|咯口印白蟆?必=阴闻.口心卜力门*19而，0估”勺:阳*+1别明S*1C耳目1 W1M0'产”2+图寓*加¥唧?卬 :区E曲：挈丁工 厂：弁工厂门I：二 FFI rJ I vio-ie m二口蟋 <jO-OCDfi 阿 P = Wi 325版蚯力飞1'6版V 解4aM-0-64305 711丁篇,匚脚用一制二7明 口号露 n1 1 - 0013 .

21、加=0 小网=0.觥 r(l)- 0.6 i=03 皿产至占图3-3 Polymath 模拟程序9得到以下反应器中产物丙烯的摩尔分率沿径向的变化（以第一台反应器为例）:图3-4丙烯摩尔分率沿径向的变化反应器温度沿径向的变化如下:从表格中查得转化率最大时对应的催化剂厚度为4D1=26cm同理可得其他反应器催化剂床层厚度如下： D2=22cm D3=22cm D4=27cm床层空隙率£ =0.4 ,所以可得各反应器床层厚度分别为 40cmi 34cm, 34cmi 42cm=福建联合石化联产 25万吨丙烯项目P fm2 fUdp(1fmRe150Re1.75dp u p(111-e(三)

22、反应器结构参数表3-1反应器的结构参数反应器 位号气体出口内径/mm反应器内径/mm催化剂床层厚度/mm催化剂床层长度/m材料R2011200240040060Cr18Ni9R2021200240034060Cr18Ni9R2031200240034060Cr18Ni9R2041200240042060Cr18Ni9(四)反应器塔压降校核其中:流体黏度，kg/(m.s)f 流体密度，kg/m3空隙率dp催化剂直径H反应器高度工艺数据如下：f 1 10-6 kg /(m.s) dp=0.002mf 0.317kg/m30.4H = 6m#福建联合石化联产 25万吨丙烯项目u 1 .49 m /

23、s由计算公式得到反应器床层压降为 P=5843.93Pa<10%P=15198.75Pa可见 床层压降很小，可以看做恒压反应，这是符合设计要求的。3.5 催化剂设计3.5.1 催化剂用量选用密度为3800kg/m3的Pt-Sn/Al 2。催化剂，各催化剂床层的体积分别是：V1= 7.16m 3, V2=5.89rm, V3=5.89rm, V4=7.48rr3。对应一次催化剂的装填量为 m=m1+m2+m3+iffl= V=100.4吨3.5.2 催化剂来源由于催化剂的制备比较繁琐，我们采取从 UO心司购买。3.5.3 催化剂的装填对反应器进行喷砂处理，以清除反应管壁上的铁锈。将催化剂从

24、反应器顶部 入口注入，然后利用自重辅以压缩空气作用使催化剂填入床层。测量床层压降， 使其符合正常压降的25崛|3可。3.6 反应器内部结构设计3.6.1 催化剂床层开孔为了使反应气体进入催化剂床层与其充分接触反应，我们需要在催化剂床层 器壁上开孔。床层的开孔率是开孔面积与总的有效传质面积的比值， 其大小开孔 方式的影响。所开孔直径要小于催化剂颗粒直径， 以保证催化剂不泄漏，我们选 择催化剂床层两侧对称交叉开孔，开孔率的计算公式如下：开孔区的面积 总面积因为丙烷脱氢是一个分子数增加的反应，所以在催化剂床层两侧开孔大小是不一样的，所设计反应布气器的开孔率为4%集气开孔率为6%催化剂床层外侧的总面积

25、为S=2x3.14X1.04x6=39.207m2,所以布气开孔区的面积为福建联合石化联产 25万吨丙烯项目S1=Sx（|）1=1.568m2 ,开孔直径为1.5mm,由此可算得开孔个数为开孔区面积1.568n 孔面积 0.785 0.0015 0.0015887756.54 个,圆整后的开孔个数为887757 个。同理可得催化剂床层内侧的总面积为S=2x3.14X0.6x6=22.608m2,集气开孔区面积为S2=Sx（|）2=1.356m2,开孔直径为1.5mm,由此可算得开孔个数为开孔区面积1.356n 孔面积 0.785 0.0015 0.0015767728.24 个,圆整后的开孔个

26、数为13767729 个。为了保证布气均匀，还需要有一定的料封高度，取上段为0.75m,下段为0.25m,总的开孔高度为5日内外侧高度相同。3.6.2 催化剂分布器反应体系为气固相催化反应，反应器为模拟移动床反应器，反应气径向通过 催化剂床层，因此要求反应气与催化剂能均匀接触， 并且缓慢移动的催化剂床是 在反应器和再生器的环路中循环的，所以各催化剂床层顶部需设置储存分布器。催化剂分布器最大能储存催化剂的质量为25.1吨，催化剂密度为3800kg/m3,所以分布器的体积为6.6 m3,根据反应器大小直径为2000mm则高度 为 2.2 m。3.6.3 气体分布器由于气体的流动扩散性和可压缩性，所

27、以在反应气进入催化剂床层反应之前 有必要对气体进行分布使其均匀的进入床层，与催化剂充分均匀的接触，提高催化剂的利用率，进而提高反应转化率。3.7 反应器管口计算3.7.1 进料管（以第一台反应器为例）反应器混合气进料流量 G=46113.576m3 / h =12.837 m3 / s:回产施工甚混合气在管内的流速取30m/sV uA u d2进料管4V 4 12.837din'0.738m' u 1.30选择接管尺寸： 820X 101.1.2 出料管反应器混合气出料流量G = 49545.884m3 / h 13.763m3 /s出料管,4 13.763dout .“0.7

28、64m30连接管尺寸:° 820X101.1.3 吹扫空气入口根据工艺需要选择接管尺寸：小 630X 101.1.4 催化剂进料口根据工艺需要选择接管尺寸：小 25X2.51.1.5 催化剂出口根据工艺需要选择接管尺寸：小 25X2.51.1.6 排净口根据工艺需要选择接管尺寸：技打工名福建联合石化联产 25万吨丙烯项目小 45X2.51.1.7 人孔根据工艺需要选择接管尺寸:小5001.1.8 催化剂床层固定钢根据工艺需要，我们选用六个规格为 45*6mm质量为3.99kg/m的角钢来连 接床层外壁和筒体内壁，起到固定的作用。3.8 加热炉丙烷脱氢是分子数增加的强吸热反应，经过一段

29、时间的反应后，反应器出口的温度会降到反应活性温度一下，为了保证反应正常进行，我们选择对反应器进 行级间加热，加热方式是加热炉，所用燃料是从泉港石化工业园区的新奥燃气公 司购买的天然气。3.9 机械强度的计算和校核3.9.1 反应器材料的选择鉴于本设计的反应温度为593C,反应压力为0.1MPa,所以在选材上我们选 耐热耐蚀等性能都比较好的合金钢：0CU8Ni9。3.9.2 反应器筒体厚度的选择设计温度：T=593C设计压力：Pc=0.1x1.1=0.11MPa钢板负偏差C=-0.3mm考虑氢腐蚀，取腐蚀裕量G=4mm材料在设计温度下的许用应力Gg.ZMPa焊接接头系数小=1可得计算厚度为：2&

30、quot;t 小Pc 2 68.2 1 0.11福建联合石化联产 25万吨丙烯项目不锈钢的最小厚度是2mm名义厚度:n= +C+G=2+0.3+4=6.3mm查阅筒体标准，最终将名义厚度圆整为 7mm筒体的有效厚度：e=tn-Ci-C2=2.7mm3.9.3反应器封头厚度的计算本工段工艺采用绝热式径向移动床反应器，为了美观，我们选用带有折边为 100mm勺上封头，即公称直径 DN=2200mm和带有折边为200mm勺下封头，即公 称直径DN=2000nim号是EHAffl。封头需要与反应物质直接接触，根据物性及 腐蚀数据，材料选择与筒体材料相同的0CU8Ni9,腐蚀余量为4mm钢板负偏差 为

31、0.3mm理论计算厚度：Pc Di2 t 0.5Pc0.11 22002 68.2 1-0.5 0.111.77 mm不锈钢的最小厚度是2mm名义厚度：“h M C1 C263mm查阅封头标准，最终将名义厚度圆整为 7mm即8蚀7mm 0有效厚度:SehSh C1 C2 7 4 0.3 2.7mm同理可得下封头的厚度数据:理论计算厚度.Pc Di5 ht20.5PcO.11 20001.61mm2 68.2 1-0.5 0.11不锈钢的最小厚度是2mm名义厚度：15拽施工里2s e帆司P-(Di S e)t (T福建联合石化联产 25万吨丙烯项目“h M Ci C26.3mm查阅封头标准，最终

32、将名义厚度圆整为7mm即Snh 7mm有效厚度：Seh Sh C1c2 7 4 0.3 2.7mm3.9.4 液压试验校核液压试验的压力：Pt 1 25Pc 对 1.25 0.11 137/68.2 0.28MPa中液压试验容器应力：.t 团0 28(2400 2力 124.58MPa2s eG2 2.7查表得，(TS=205MPa,0.9(rs=184.5MPa,因为t<0.9 (rs,所以可以进行液压试验。最大允许工作压力:2 2.7 1 68.2 0.153MPa(2400 2.7)因为P>Pc=0.11MPa,所以反应器的压力符合设计要求。反应器的最大工作应力:=Pcx(D

33、+e)/2 e(|)=48.94MPa,屋<,所以反应器所受应力符合设计要求。3.9.5 反应器强度校核对催化剂床层段进行SW6 虽度校核见下表:表3-2 SW6第一次校核结果圆筒计算计算单位河北工业大学-烷转工艺17段（41名福建联合石化联产 25万吨丙烯项目计算所依据的标准GB 150.3-2011计算条件筒体简图计算压力Pc0.11MPa11设计温度t593C内径Di2400.00mm材料S30408 (板材)试验温度许用应力137MPa .。，1设计温度许用应力t68.2MPaJ试验温度卜屈服点s205MPa钢板负偏差C10.30mm腐蚀裕量C24.00mm焊接接头系数1.00厚

34、度及重量计算计算厚度PcDi=2 tPc =1.94mm有效厚度e = n - C1- C2= 2.70mm名义厚度n = 7.00mm重量2493.06压力试验时应力校核Kg压力试验类型液压试验试验压力值PT = 1.25Pc t =0.2762 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平TT 0.90 s = 184.50MPa#福建联合石化联产 25万吨丙烯项目试验压力下圆筒的应力P（Die）T =2 e.= 122.90MPa校核条件TT校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力2 e 1t（D. JPw=i e = 0.15328MPa设计温度卜-计算应力Pc（Die）t =2

35、 e =48.94MPat68.20MPa校核条件t > t结论合格计算所依据的标准GB 150.3-2011计算条件椭圆封头简图计算压力Pc0.11MPa设计温度t593C内径Di2400.00mm曲面深度hi550.00mm材料S30408 （板材）设计温度许用应力t68.2MPa试验温度许用应力137.00MPa钢板负偏差C10.30mm腐蚀裕量C24.00mm焊接接头系数1.00内压椭圆上封头校核河北工业大学-烷转工艺计算单位压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值PT = 1.25Pc FT= 0.2762 ( 或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力tT 0.90

36、s = 184.50MPa试验压力下封头的应力PT.(KDi 0.5 e)T =2 e.= 138.39MPa校核条件TT校核结果合格厚度及重量计算形状系数21262hiK = 1.1267计算厚度KPcDih = 2 t0.5PC = 2.18mm有效厚度eh = nh - C1- C2= 2.70mm最小厚度min = 7.20mm名义厚度nh = 7 .00mm结论不满足最小厚度要求重量330.40Kg压力计算最大允许工作压力2 1t e Pw= KDi 0.5 e = 0.00000MPa结论不合格，不满足最小厚度要求内压椭圆卜封头校核计算单位河北工业大学-烷转工艺计算所依据的标准GB

37、 150.3-2011计算条件椭圆封头简图计算压力Pc0.11MPaA_设计温度t593Ci一 人卜福建联合石化联产 25万吨丙烯项目内径Di2400.00mm曲面深度hi500.00mm材料S30408 （板材）设计温度许用应力t68.2MPa试验温度许用应力137.00MPa钢板负偏差C10.30mm腐蚀裕量C24.00mm焊接接头系数1.00压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值PT= 1.25Pc# = 0.2762（或由用户输入）MPa压力试验允许通过的应力tT 0.90 s = 184.50MPa试验压力下封头的应力T = pT.（KDi 0.5 e） = 158.84

38、2 e.MPa校核条件TT校核结果合格厚度及重量计算形状系数2工2.62hiK = 1.2933计算厚度KPcDih = 2 t0.5PC = 23mm有效厚度eh = nh - Cl- C2= 2.70mm最小厚度min =7.20mm名义厚度nh = 8.00mm结论不满足最小厚度要求重量322.78Kg压力计算#福建联合石化联产 25万吨丙烯项目隗拽打工包最大允许工作压力2 t ePw= KDi 0.5 e = 0.00000MPa结论不合格（不满足最小厚度要求）由SW饭核可得，标准椭圆上下封头厚度都要圆整， 为了焊接方便，筒体的 厚度也要圆整，根据SW6所给建议和厚度裕量，我们选择将筒

39、体及封头厚度都圆 整到14mm再对其进行校核。表3-3 SW6最终校核结果计算单圆筒计算河北工业大学-烷转工艺位计算所依据的标准GB 150.3-2011计算条件筒体简图计算压力Pc0.11MPa1设计温度t593C内径Di2400.00mm材料S30408 （板材）试验温度许用应力137MPar -Di 设计温度许用应力t68.2MPaJ试验温度卜屈服点s205MPa钢板负偏差C10.30mm腐蚀裕量C24.00mm焊接接头系数1.00厚度及重量计算计算厚度PcDi=2 t 2=1.94mm有效厚度e = n - Cl C2= 9.70mm名义厚度n = 14.00mm重量5000.62Kg

40、压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值Pt= 1.25P Lj = 0.2762(或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平TT 0.90 s = 184.50MPa试验压力下圆筒的应力T = pT.(Die) = 34.312 e.MPa校核条件TT校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力2 e tPw= (Di e) = 0.54906MPa设计温度卜-计算应力R(Die)t =2 e = 13.66MPat68.20MPa校核条件t > t结论合格内压椭圆上封头校核计算单位河北工业大学-烷转工艺计算所依据的标准GB 150.3-2011计算条件椭圆封头简图计算压力P

41、c0.11MPa设计温度t593C内径Di2400.00mm曲面深度hi550.00mm材料S30408 （板材）设计温度许用应力t68.2MPa1J1De试验温度许用应力137.00MPa钢板负偏差C10.30mm腐蚀裕量C24.00mm焊接接头系数1.00压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值Pt = 1.25Pc-t = 0.2762（或由用户输入）MPa压力试验允许通过的应力tT 0.90 s = 184.50MPa试验压力下封头的应力T = 所仆5 0.5 e） =38.57 2 e.MPa校核条件TT校核结果合格厚度及重量计算形状系数2K = 1 2 Q=1.126762

42、hi计算厚度KPcDih = 2 t0.5 Pc = 2.18mm有效厚度eh = nh - Cl- C2= 9.70mm最小厚度min = 7.20mm名义厚度nh = 14.00mm结论满足最小厚度要求重量665.65Kg压力计算最大允许工作压力2 tePW= KDi 0.5 e =0.48840MPa结论合格内压椭圆卜封头校核计算单位河北工业大学-烷转工艺计算所依据的标准GB 150.3-2011计算条件椭圆封头简图计算压力Pc0.11MPa设计温度t593C内径Di2400.00mm曲面深度hi500.00mm材料S30408 （板材）ShAi . ii j_设计温度许用应力68.2M

43、Pat十口iJ试验温度许用应力137.00MPa钢板负偏差C10.30mm腐蚀裕量C24.00mm焊接接头系数1.00压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值Pt= 1.25Pc.LL = 0.2762（或由用户输入）MPa压力试验允许通过的应力tT 0.90 s = 184.50MPa试验压力下封头的应力T = pT.（KDi 0.5 e） = 44.62 2 e.MPa23福建联合石化联产 25万吨丙烯项目校核条件TT校核结果合格厚度及重量计算形状系数2K = 1 2 Di= 1.293362h.i计算厚度KPcDih = 2 t0.5Pc = 23mm有效厚度eh = nh -

44、Cl- Q= 9.70mm最小厚度min = 7.20mm名义厚度nh = 14.00mm结论满足最小厚度要求重量650.37Kg压力计算最大允许工作压力2 1t ePw= KDi 0.5 e = 0.42559MPa结论合格校核结果：筒体、封头厚度均为14m哈格3.9.6 反应器封头的选择根据钢制压力容器设计标准和 SW6校核结果，所选用封头的尺寸如下:表3-4反应器封头的尺寸公称直径DN/mm曲边高度h1/mm直边高度h2/mm壁厚S/mm内表面积F/m 2容积V/m 3质量G/kg上封头220055025145.41.49511.8下封头200050040144.571.18506.92

45、5i«福建联合石化联产 25万吨丙烯项目3.10 设计结果总结（以第一台反应器为例）表3-5反应器的参数反应器参数反应温度C593反应压力MPa0.1选材0Cr18Ni9反应器内径 mm2400反应器壁厚mm14催化剂床层长度m6催化剂床层厚度 mm40,34,34,42催化剂分布器直径 mm2000催化剂分布器高度 m2.2气体分布器直径mm2400气体分布器高度m1封头参数环境温度 C593受内压Mpa0.1选材0Cr18Ni9封头形式标准椭圆封头厚度mm上封头：14;下封头：14焊接系数1第4章乙怏选择性加氢反应器4.1 概述丙烷脱氢的副产大多数有机姓催化裂解由于原理复杂都伴随有很多副反应,25弋匕产6工已福建联合石化联产25万吨丙烯项目物有很多，包括