反应器选型与设计

反响器选型与设计一、反响器类型塔式反响器、固定床反响器、流化床反响器等。釜式反响器：反响器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反响器出口物料的浓度和温存在时间这个自变量。优点：适用范围广泛，投资少，投产简洁，可以便利地转变反响内容。参与的反响，如：液液、液固、气液、气液固反响等。管式反响器物浓度和化学反响速度都不随时间而变化，只随管长变化。应较大的反响。③由于反响物在管式反响器中反响速度快、流速快，所以它的生产力量高。④管式反响器适用于大型化和连续化的化工生产。近与抱负流体。⑥管式反响器既适用于液相反响，又适用于气相反响。用于加压反响尤为适宜。固定床反响器伴有串联副反响时可得较高选择性。②催化剂机械损耗小。③构造简洁。〔反响温度失去掌握，急剧上升，超过允许范围〕。②操作过程中应用于工业上。目前，蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。1.4流化床反响器的优点①由于可承受细粉颗粒，并在悬浮状态下与流体接触，流固相界面积大〔可高达328016400m2/m3〕，有利于非均相反响的进展，提高了催化剂的利用率。~与内浸换热外表间的传热系数很高[200400/(~

2∙)]，全床热容量大，热稳定流化床的重要缘由之一。程中使用。流化床反响器的缺点良，使反响的转化率降低。因此流化床一般达不到固定床的转化率。②催化剂颗粒间相互猛烈碰撞，造成催化剂的损失和除尘的困难。模生产过程特别有利。二、反响器设计原则需满足以下要求：满足物料转化率和反响时间的要求满足反响的热传递要求满足物料流淌和混合的要求，设计适当的搅拌器或类似作用的装置满足防腐和机械加工要求，合理选择材质三、反响器选型参考相关文献，对于气-固相反响，反响器类型主要有固定床反响器、流化床反响器的优点是：择性。②催化剂机械损耗小。③构造简洁。择气-固相绝热固定床反响器。工艺确定〔国外传统的甲苯歧化与烷基转移技术〕目前,世界上传统的甲苯歧化与烷基转移技术共有6种,即Xylene一Plus法、2的生产工艺。反响序号反响方程式反响机理反响序号反响方程式12TOL-->BZN+PX22TOL-->BZN+OX32TOL-->BZN+MX4TOL+1,2,3TMB-->2PX5TOL+1,2,3TMB-->2OX6TOL+1,2,3TMB-->2PX7TOL+1,2,4TMB-->2PX8TOL+1,2,4TMB-->2OX9TOL+1,2,4TMB-->2MX10TOL+1,3,5TMB-->2PX2930293031C2H6--> C2H4+2P-MEB-->2O-MEB-->EB+EB+H2C10AC10A反响器进料物料反响器出料物料11TOL+1,3,5TMB-->2OX12TOL+1,3,5TMB-->2MX131,2,3TMB+H2-->BZN+C3H8141,2,4TMB+H2-->BZN+C3H8151,3,5TMB+H2-->BZN+C3H816C3H8-->H2+C3H617TOL+P-MEB-->EB+PX18TOL+P-MEB-->EB+OX19TOL+P-MEB-->EB+MX20TOL+O-MEB-->EB+PX21TOL+O-MEB-->EB+OX22TOL+O-MEB-->EB+MX23TOL+M-MEB-->EB+PX24TOL+M-MEB-->EB+OX25TOL+M-MEB-->EB+MX26P-MEB+H2-->TOL+C2H627O-MEB+H2-->TOL+C2H628M-MEB+H2-->TOL+C2H632P-MEB+H2-->EB+CH433O-MEB+H2-->EB+CH434M-MEB+H2-->EB+CH43．物料表TemperatureC450450Pressure bar3131VaporFrac11MoleFlowkmol/hr2376.3572376.357MassFlowkg/hr72796.06372796.063VolumeFlowcum/hr4608.9894608.989Enthalpy Gcal/hr21.1221.058MassFlow kg/hrH23499.9923482.8TOL25036.045885.141BZN260.4442545.285OX238.7488132.963MX37.97413734.275PX46.2988159.671EB1.77236.032P-MEB2388.639386.959O-MEB2023.336327.78M-MEB7393.7442676.5351,3,5TMB9358.8576186.2051,2,3TMB4937.4413856.1411,2,4TMB16041.9868357.875C10A1530.8661530.866CH4029.939C2H6056.116C2H400C3H80211.478C3H600CO200CH4O00H2O00C4H8--0100C5H10-0100C6H12-01001,4-DTB00MoleFlow kmol/hrH21736.211727.682TOL271.71663.871BZN3.33432.584OX2.24976.605MX0.358129.364PX0.43676.857EB0.01668.157P-MEB19.8733.219O-MEB16.8342.727M-MEB61.51522.2681,3,5TMB77.86451.4681,2,3TMB41.07932.0831,2,4TMB133.46769.536C10A11.40611.406CH401.866C2H601.866C2H400C3H804.796C3H600CO200CH4O00H2O00C4H8--0100C5H10-0100C6H12-01001,4-DTB00***VAPORPHASE***Enthalpy kcal/kg290.132289.268HeatCap cal/gm-K0.7340.734Conductivitykcal-m/hr-sqm0.1390.14Density kg/cum15.79415.794Viscosity cP0.0180.018四.固定床反响器的计算方法(甲苯歧化与C9芳烃烷基转移翻译器计算例如)计算。Ｖ的计算有阅历法和数学模型法两种。Ｒ需的催化剂装填量，比较简洁。和非均相模型。催化剂的选择本工艺承受绝热固定床反响器，与Tatoray技术类似，选用沸石催化剂，临C9率由原来的35.5%提升至47.0%；操作周期由最初的3个月延长至36个月。该工艺C9PX与其他工艺的竞争中始终处于优势地位。由于我们承受的是与Tatoray技术类似的生产技术，因此我们承受上海石油化工争论院开发的以丝光沸石为主体的HAT-096型甲苯歧化与烷基转移催化剂。2.催化剂用量的计算依据重时空速与催化剂的关系取催化剂积存密度b则催化剂床层体积:

690kg/m3,催化剂一般装填整个反响器的40%60%，此处我们选取60%装填量：~反响器体积：化程度及催化剂的使用时间。反响器的直径和高度4~20之间。此处我们选取反响器反响器长径比＝4床径计算〔无内件时〕R=1.68mD=1.6×2=3.36mD=3400mm，固定床反响器长度H=13600mm4.3反响器筒体壁厚的设计参数确实定设计压力的相关确定+液柱静压力PP=〔1.05-1.1〕P工P=1.1p

=1.1×3.1=3.41MPa工液体静压：PLP=gH PL

=15.7943666〕对LP= gH=15.7943666×9.81×26=4028.52Pa=4.029kPaL对P计P=PP计

3.411034.0293414.029kPa设计温度的相关确定中304-0Cr18Ni9不锈钢。反响器壁厚CMPa,，焊缝系数取=1，内径Di

=3400mm。查《化工设备设计根底》P213附0.1mm的腐蚀量,计15年腐蚀裕量取C2=1.5mm设计厚度 CC 57.31.50.11560.3mmd 2 腐蚀量筒体封头设计封头选用标准型椭圆封头，曲面高度h1

=850mm，直边高度h

220mmA=13.00m2V=5.60m3，质量m=2080kg。裙座高度因卸料需要，需要安装裙座，H21.5D

21.53.4

4.55m2 2附件设计筒体法兰的设计和《压力容器法兰分类与技术条件》〔JB/T4700-2023〕，选带衬环的甲型平焊法兰〔2-4所示〕，法兰材料为16MnR。查标准《非金属软垫片》〔JB/T4704-2023〕、《缠绕垫片》〔JB/T4705-2023〕、《金属包垫片》〔JB/T4706-2023〕〔JB/T4700-2023〕，查标准JB/T4701-2023《甲型平焊法兰》，公称压力PN=3.1MPa，公称直径DN=2600mm，则法兰标记为：法兰C-RF3400-3.1JB/T4701-2023。甲型平焊法兰构造示意图〔JB/T4704-2023〕，选用垫片为平形的奶油橡胶石棉板，标记为：垫片3400-3.1JB/T4704-2023。螺栓根径和螺栓个数的设计依据《钢制压力容器》设计，螺栓法兰的材料选择20R，其标准为GB6654，螺栓24个，直径16mm。人孔压力为3.1MPa，所以本设计打算承受回转盖板式平焊法兰人孔。依据标准兰人孔，其安装位置敏捷。固定床反响器为立式反响器，反响器高度为13.6m，催化剂装填分为3段，故设4个人孔。3.1MPa；密封面型式为平面；筒节、凸缘材料为304-0Cr18Ni9钢：；垫片材料为耐油石棉橡胶板；筒节高度为130mm。人孔补强确定JB/T4736-2023《补强圈》，该人孔可用补强圈补强。承受内坡口型式、全焊透焊接，补强圈放在釜壁外单面补强。D型补强圈型式尺寸示意图〔适用于壳体为内坡口的全焊透构造〕500mm，外径为516mm、壁厚为8mm。补强圈材料承受304L不锈钢设备，尺寸算确定如下：。依据补强的金属面积2 1 0应大于或等于开孔削减的截面积，补强圈的厚度按下式估算：其中：δ补——补强圈厚度，mm；人孔筒节厚度，mm；器壁厚度〔δn=15mm〕与腐蚀裕量〔C=0.8mm〕之差，mm；2di——人孔筒节内径，mm；圆整至标准值，取16mm厚。反响器支座的设计本反响器选择圆筒裙式支座选择依据：裙式支座适用于高大型或重型立式容器的支承。裙座有圆筒形1塔D>1000，且H/D≥30或D≤1000，且H/D≥25；2根本风压q≥0.5KN/m2或地震烈度≥8度时。圆锥形裙座的半锥角≤15°。裙座开孔：排气孔裙座顶部须开设Φ80的排气孔，以排放可能聚结在裙座与封头死区有害气体。排液孔人孔引出管通道孔考虑到管子热膨胀，在支承筋与引出管之间应保存肯定间隙。裙座与塔体封头连接计选用对接焊缝。-20℃或高于250℃时，裙座壳顶局部的材料4小于500mm；群座保护层因温度上升而丧失强度，故裙座应设防火层。当裙座D≤1500mm时，仅外面敷设防火层；当裙座D>1500mm时，两侧均敷设50mm石棉水泥层。塔底封头连接焊缝受力状况恶化，此时须对裙座加以保温。选用圆锥形裙座，裙座内径3400mm，裙座壁厚20mm，裙座高度4.55m。两侧均敷设50mm石棉水泥层。管口设计反响器进口反响器进口总流量为V=4608.98857 选进入反响器之前总管道运输速度为20m/s，管的直径为：41.293.142041.293.14200校核：依据选取的公称直径为300mm，u允许范围内(流速一般在10～30m/s)，可以选取。出口管设计

41.29 16.99m/s，在3.140.33反响器出口流量V4608.98857m3/h =1.29m3/s，取出口管速为20m/s：41.293.1441.293.14200

0.287m依据GB/T1057-1995〕校核：依据选取的公称直径为300mm，u

41.29

16.99m/s，在允许范围内，可以选取。

3.140.33表反响器具体装备列表反响器类型 固定床反响器设计压力〔Mpa〕设计温度〔℃〕催化剂催化剂床层体积〔m3〕内径〔mm〕床层高度〔m〕筒体材质筒体壁厚〔mm〕

3.1450HAT-09670.34340013.60Cr18Ni960.3内压圆筒校核计算单位内压圆筒校核计算单位重庆文理学院——光线团队计算所依据的标准计算条件GB150.3-2023筒体简图Pc设计温度t内径Di3.20480.003400.00MPamm钢板负偏差C10.00mm入口集中器 锥形集中器类型 盘式孔流型分布器升气管高度〔mm〕 150反响器内件升气管直径〔mm〕 100喷淋孔直径〔mm〕 5喷淋孔数 250催化剂层高度〔m〕 0.5封头类型 标准椭圆形封头材质 0Cr18Ni9封头 壁厚 20曲面高度〔mm〕 850直边高度〔mm〕 50裙座类型 圆柱形裙座裙座 裙座内径〔mm〕 3400裙座壁厚〔mm〕 20裙座高度〔m〕 4.45人孔 直径〔mm〕 500个数 4材料力304H##137.57板材)MPa设计温度许用应力t100.60MPa试验温度下屈服点s206.00MPaC2

0.10 mm焊接接头系数 1.00计算厚度=

厚度及重量计算mm=54.95有效厚度

= -C-C=59.90 mme n 1 2重量

=60.00 mmnKg压力试验类型

液压试验

压力试验时应力校核试验压力值

P