环氧乙烷固定床反应器物量衡算

④反应器的撤热量(4—9)可得反应器的撤热量：第五章反应器的设计在物料衡算和热量衡算的基础上，能够对反应部分要紧设备的工艺参数进行优化计算。这一部分要紧是反应器的工艺参数优化。5、1催化剂的用量催化剂总体积是决定反应器要紧尺寸的差不多依据，其计算公式如下所示（由《化工设计手册》可查）：（5—1）式中——进料气流量，；——空速，。反应器一进料的体积流量立方型状态方程RK用于气体混合物的，查《化工热力学》可知RK方程（5—2）其中（5—3）（5—4）方程中参数a和b常采纳混合规则：（5—5）（5—6）交叉项（5—7)其中先求和由表5—1知各物质的和代入（5—3）和（5—4）计算结果如表5—2组分氯乙烯二氯乙烷308.3324.6126.2647.3429.7523.156.1408.3093.39422.055.6035.066表5—2各组分的和组分氯乙烯二氯乙烷8.0326.7511.55814.28520.18536.5123.61688E-052.81403E-052.6784E-052.11459E-055.52425E-057.43857E-05表5—3组分交叉项的计算组分氯乙烯二氯乙烷8.0327.3643.53710.71212.73317.1256.7513.2439.82011.67315.7001.5584.7185.6087.54214.28516.98122.838氯乙烯20.18527.148二氯乙烷36.512由计算结果可知代入式5—2有运用直接迭代法，查《化工热力学》可知RK方程的直接迭代方程为（5—8)以迭代的结果如表5—3表5—4迭代结果0.0289800.0289020.0289010.028901有因此，由公式（5—1）得反应器床层截面积A（m2）及高度(m)的计算床层高度为床层截面积为反应器二(1)进料的体积流量立方型状态方程RK用于气体混合物的，查《化工热力学》可知RK方程（5—2）其中（5—3）（5—4）方程中参数a和b常采纳混合规则：（5—5）（5—6）交叉项（5—7)其中先求和由表5—1知各物质的和代入（5—3）和（5—4）计算结果如表5—2表5—2各组分的和组分氯乙烯二氯乙烷乙醛8.0326.7511.55814.28520.18536.51224.1943.61688E-052.81403E-052.6784E-052.11459E-055.52425E-057.43857E-055.95855E-05表5—3组分交叉项的计算组分氯乙烯二氯乙烷乙醛8.0327.3643.53710.71212.73317.12513.9406.7513.2439.82011.67315.70012.7801.5584.7185.6087.5426.14014.28516.98122.83818.591氯乙烯20.18527.14822.099二氯乙烷36.51229.722乙醛24.194由计算结果可知代入式5—2有运用直接迭代法，查《化工热力学》可知RK方程的直接迭代方程为（5—8)以迭代的结果如表5—3表5—4迭代结果0.0314400.0313250.031325有因此，由公式（5—1）得(2)反应器床层截面积A（m2）及高度(m)的计算床层高度为床层截面积为5、2确定反应器的差不多尺寸由于直径比目前工业上用的反应管（φ57×3.5mm)小的管子（φ38×3.0mm）做反应管，在未改变生产能力的前提下更有利于发挥整个床层催化剂的作用，故采纳φ38×3.0mm的反应管。关于列管式固定床反应器，首先应依照传热要求选定选择φ38×3.0mm的不锈钢管作为反应器的反应管规格，再求出反应管根数n。反应管内径：(依照《化工原理（上）》附表7.2〈热軋无缝钢管〉GB8163—87选择）反应管根数:（5—10）反应器一：经圆整可得，反应管根数为186186根。反应器二：经圆整可得，反应管根数为135854根。5、3床层压力降的计算由《化学反应工程》可查得如下计算公式（5—11)式中——床层压力降，；——催化床层高度，；——质量流量，；——气体密度，；——重力加速度，；——固定床空隙率；——催化剂颗粒当量直径，；——气体粘度，和；由附录一的相关数据及内插法可得：黏度系数：组分氯乙烯二氯乙烷乙醛353.15K120.55172.51198.52355122.70110.45102.78383.15K129.75187.14210.15258.9132.80120.01111.21密度组分氯乙烯二氯乙烷乙醛353.15K0.8971.2600.9660.9722.1573.4171.518383.15K0.8271.1610.8910.9511.9883.1491.400本次设计所选用的催化剂为圆柱状，Φ3mm×6mm，则其当量直径为：反应器一：平均黏度空隙率取0.8，由式5—11得反应器二：空隙率取0.8，由式5—11得5·4传热面积的核算5、4、1床层对壁面的给热系数关于反应器，催化剂床层是被冷却的。现在催化床层与反应器内壁的给热系数，可用下式进行计算：（5—12）式中——床内气体的给热系数，；——反应管内径，；——催化剂颗粒直径，；——通过床层的气体的导热系数，；——气体的粘度，；u——气体的线速度，——通过床层的气体的密度，。通过床层的气体的导热系数,：；组分氯乙烯二氯乙烷乙醛353.15K0.02790.01790.02960.67400.01040.01280.0166383.15K0.03120.01930.03150.68440.01210.01470.0188（1）反应器一气体的线速度由公式5—12得反应器二气体的线速度通过床层的气体的导热系数,：；由公式5—12得5、4、2总传热系数的计算以管外表面为基准，不锈钢反应管导热系数取。其计算公式如下（5—13）参见《化工原理（上）》式6—117反应器一由公式5—13可得反应器二由公式5—13可得5、4、3传热面积的核算对数平均温差公式为《化工原理（上）》（5—14）由所需换热面积（5—15）又（5—16）反应器一换热介质采纳逆流，则由（5—14）、（5—15）、（5—16）得反应器二换热介质采纳逆流，则由（5—14）、（5—15）、（5—16）得5、9805反应器塔径的确定查化工工艺设计手册有（5—17）式中D——壳体内径，m；t——管中心距，m；——横过管中心线的管数；——管束中心线最外层管的中心至壳体内壁的距离；一般取，取管子按正三角形排行如下图则（5—18）由公式（5—18），可得因此，由公式（5—17）可得本反应器取最小内壁厚为20mm，故外径为经圆整后反应器外径为mm。附录一：粘度系数组分200K250K300K350K400K68.8486.41103.40119.58134.9295.94120.86146.02170.97195.36129.67154.35176.66197.30216.68氯乙烯66.7086.01104.21121.64138.47二氯乙烷57.2475.6192.92109.45125.38乙醛58.4673.0987.59101.89115.95通过床层的气体的导热系数,：卡/（厘米·秒·K)=418.7；组分200K250K300K350K400K46.587.902.483.073.654.244.804.365.316.217.027.77氯乙烯0.9031.341.862.453.11二氯乙烷1.171.702.313.013.78乙醛1.612.293.063.904.80比热容（1卡/克分子·K=4.187