羰基合成反應(yīng)器設(shè)計書

1、羰基合成反應(yīng)器設(shè)計書第一章羰基合成反應(yīng)器設(shè)計說明書1.1概述化學(xué)反應(yīng)過程和反應(yīng)器是化工生產(chǎn)流程中的中心環(huán)節(jié)，反應(yīng)器的設(shè)計往往占有重要的地位。反應(yīng)器設(shè)計所依據(jù)的是化學(xué)反應(yīng)工程理論， 是化學(xué)反應(yīng)工程理論 的實際應(yīng)用。由于化學(xué)反應(yīng)的多樣性，化學(xué)反應(yīng)工程理論在實際應(yīng)用方面尚處于 發(fā)展之中，一個好的反應(yīng)器設(shè)計往往較多地倚重研究試驗工作。根據(jù)本項目所涉及的化學(xué)反應(yīng)過程的特點、工程理論以及相關(guān)研究的成果，可以對反應(yīng)器進(jìn)行選 型；尋找合適的工藝條件；確定實現(xiàn)這些工藝條件所需的技術(shù)措施；確定反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)尺寸；確定必要的控制手段。為了使期基合成能在最適宜的條件下進(jìn)而設(shè)計反應(yīng)器時必須滿足下列要求。(1) 選擇最適宜

2、的操作條件，使反應(yīng)速度足夠快，以減少反應(yīng)器的設(shè)備投資。(2) 能夠充分導(dǎo)出反應(yīng)熱和有效地控制反應(yīng)溫度，以減少副反應(yīng)和提高目的產(chǎn)品 的收率。(3) 能夠保證原料丙烯、合成氣和催化劑充分混合，以提高傳質(zhì)效率和生產(chǎn)能力。此外，還要求反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，以降低反應(yīng)器的造價。同時還要 求操作控制及開停車方便，安全可靠等。這是羰基合成反應(yīng)器設(shè)計時必須綜合考 慮的一些因素。1.2設(shè)計任務(wù)本設(shè)計是為年產(chǎn)25萬噸丁辛醇項目設(shè)計的羰基合成反應(yīng)器。已知：(1) 年操作時間為7200小時；(2) 合成氣的氣相摩爾流率為1037kmol/h ；(3) 催化劑和丙烯混合物的液相摩爾流率為537kmol/h ; 出口

3、催化劑和丁醛混合物的體積流量為102.009 m3/h ;(5) 反應(yīng)溫度為90 110C；(6) 反應(yīng)壓力為1.7 1.9MPa(7) 反應(yīng)選擇性為95%(8) 轉(zhuǎn)化率為93%(9) 在100C時丙烯羰基合成反應(yīng)的反應(yīng)焓為rHm = - 126.569kJ/mol(10) 反應(yīng)的空時為100 min反應(yīng)器體積計算根據(jù)石油化工設(shè)備設(shè)計手冊及相關(guān)經(jīng)驗，本項目設(shè)計的羰基合成反應(yīng)器中液 相占總體積的90% (裝填系數(shù)：0.9 )。所以反應(yīng)體積為：V r = QoXt = 102.009 m3/h x 120 min = 204.018 m 3設(shè)備總體積為：V = Vr - 90% = 204.018

4、 - 90% = 226.687 m物料的物性表1-1丙烯的物性參數(shù)化學(xué)式：C 3所屬族：1-炔烴分子量:42.0806 kg/kmol熔點：87.89 K沸點:225.46 K臨界壓力:4665.003 kPa臨界溫度:365.57 K臨界體積：1.884E-04 m /mol偏心因子:0.13982臨界壓縮因子：0.289偶極距:0.36575 debye標(biāo)準(zhǔn)焓:19.7099872 kJ/mol熔化焓:未知kJ/mol絕對熵:2666 kJ/mol/K標(biāo)準(zhǔn)自由焓:62.14997 kJ/mol溶解參數(shù):6.43(cal/cm)1/2折光率:1.3625等比容:140.014表1-2氫氣的

5、物性參數(shù)化學(xué)式：H 2所屬族：兀素分子量：2.01588 g/mol熔點：13.95 K沸點：20.39 K臨界壓力:1312.99975 kPa臨界溫度:33.19 K臨界體積:6.4147E-05 m /mol偏心因子:-0.21599臨界壓縮因子：0.305偶極距：0. debye標(biāo)準(zhǔn)焓:0. kcal/mol標(biāo)準(zhǔn)自由焓:0. kcal/mol絕對熵:.13057 kJ/mol/K熔化焓:未知kcal/mol3溶解參數(shù)：3.25 (cal/cm)1/2折光率：1.00013等比容:34.2938表1-3 一氧化碳的物性參數(shù)化學(xué)式：CO所屬族：無機(jī)氣體分子量:28.0104 g/mol熔點

6、：68.15 K臨界溫度：132.92 K沸點：81.7 K臨界壓力：3498.99543 KPa臨界體積:39.44E-05 m /mol偏心因子：0.04816臨界壓縮因子：0.299偶極矩：0.11212 debye標(biāo)準(zhǔn)焓：-26.4173 kcal/mol標(biāo)準(zhǔn)自由焓:-32.7796 kcal/mol絕對熵：19756 kJ/mol/K熔化焓:未知kcal/mol溶解參數(shù):3.8(cal/cm )1/2折光率：1.00031等比容：62.5388表1-4正丁醛的物性參數(shù)化學(xué)分子式在裝置中的用途中間產(chǎn)物，用于生產(chǎn)辛烯醛，正丁醇物理性質(zhì)外觀及性狀：無色透明液體，有 窒息性氣味。爆炸極限%

7、沸點：75.7 C熔點：-100 c引燃溫度：190 C閃點：-22 C相對密度（水=1） : 0.80相對密度（空氣=1） ：2.5飽和蒸汽壓(kpa)： 12.20 (20C)溶解性：微溶于水、溶于乙醇、 乙醚等多數(shù)有機(jī)溶劑。主要用途：用作樹脂、塑料增塑劑、硫化促進(jìn)劑、殺蟲劑等的中間 體。表1-5三苯基膦的物性參數(shù)化學(xué)分子式G8H15P物理性質(zhì)外觀及性狀：白色結(jié)晶。分子量：262.30閃點：180 C沸點：377 C熔點：79-82 C相對密度（水=1）: 1.32相對密度（空氣=1） ：9.0溶解性：不溶于水、微溶于乙醇、溶于苯、丙酮、四氯化碳主要用途：用于有機(jī)化合物、膦鹽及其他膦化合物

8、合成。123反應(yīng)器的選型本設(shè)計采用鼓泡攪拌槽式反應(yīng)器。底部設(shè)置有環(huán)管式氣體分布器。氣體通過 氣體分布器自下而上穿過液體的方式進(jìn)行鼓泡， 同時設(shè)置有攪拌器，加強(qiáng)混合程 度。反應(yīng)器采用立式圓筒形攪拌槽體，筒體上部和下部都有橢圓形封頭。筒體外 側(cè)為夾套，夾套層主要用走冷卻水。反應(yīng)器設(shè)有冷卻管以導(dǎo)出反應(yīng)放出的熱量， 冷卻管的設(shè)置方式有兩種，一種 是采用不銹鋼雙套管自底部擋板直接連至反應(yīng)器的密封環(huán)上部， 并與蒸汽包相連 接，此方式的反應(yīng)器不設(shè)機(jī)械攪拌，僅靠上升的氣體進(jìn)行鼓泡攪拌；另一種方式 是反應(yīng)器筒體設(shè)置不銹鋼雙螺旋型冷卻蛇管， 并附加立式攪拌裝置，本設(shè)計采用 前者。124確定反應(yīng)器設(shè)計參數(shù)1.241

9、設(shè)計壓力設(shè)計壓力取最大工作壓力的1.1倍，即P = 1.1P w =1.1 X 1.9 = 2.1 MPaP o為最大工作壓力。1.2.4.2 設(shè)計溫度設(shè)計溫度取最大設(shè)計溫度加5°C，即T = T o = 110 + 5 C =115°CT o為最大工作溫度。124.3 主要元件材料的選擇1、筒體材料的選擇根據(jù)GB150.2-2011表4-1 ,選用筒體材料為低合金鋼（鋼材標(biāo)準(zhǔn)為GB4679 許用應(yīng)力t = 173MPa s=325 MPa Q345R適用圍：用于介質(zhì)含有少量硫化 物，具有一定腐蝕性，壁厚較大（8mm的壓力容器。2、鞍座材料的選擇根據(jù)JB/T4731，鞍座選

10、用材料為 Q235-B,其許用應(yīng)力t =147MPa3、地腳螺栓的材料選擇地腳螺栓選用符合 GB/T 700規(guī)定的Q235 Q235的許用應(yīng)力t=147MPa反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計226.687 m3，由于氣液相類型確定筒體的直徑和高度根據(jù)反應(yīng)釜的設(shè)計要求，設(shè)備總體積為選取H/D=2.5得，由i 11 = 12 = 4.869m圓整到標(biāo)準(zhǔn)公稱直徑系列，選取筒體直徑 D = 4900mm。查JB4746-2002得：DN= 4900mni時標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭曲面高度 n=1200mn直邊 h2=65mm封頭表面積Ah=26.6422m"，容積Vh=16.1545m3，計算得每米高筒體的 V3=18.

11、857m，H=V Vh 226.68716.1545=11.16mV118.857筒體高度圓整為H= 11000mm反應(yīng)器總長度為H + ( h 1 + h2)X 2 = 11000 + ( 1200+ 65) X 2 = 13530 mm于是 H/D=2.24核查結(jié)果符合原定圍。則可以初步確定反應(yīng)器的直徑為 4900mm總長度為13530 mm1.2.5.2 圓筒厚度的設(shè)計計算壓力Pc :液柱靜壓力:Pi = p gh =950X 9.8 x 10 Pa=9.31 x 104 PaPi/P = 9.31 x 104 21 x 106 = 4.43% < 5%故液柱靜壓力可以忽略，即 P

12、c = P = 2.1MPa。該容器為反應(yīng)容器，需100%探傷，所以取其焊接系數(shù)© =1.0。圓筒厚度在30 40mn之間，根據(jù)圓筒的鋼板厚度負(fù)偏差 G=1.0mm雙面腐蝕取腐蝕余量 G = 2.0mm 由 Pc<0.4 t © =0.4 x 173x 1.0 = 69.2 MPa 得，圓筒的壁厚計算如 下：=Pc2DiPc=2.1 4.9 1032 173 1.0 2.1=29.921mm考慮到介質(zhì)對筒壁的腐蝕，圓筒的設(shè)計厚度為S d = S +C2 = 29.921 + 2.0 = 31. 921 mm所以，筒體的名義厚度為S n=S d+C = 31.921 +

13、 1.0 = 32. 921 mm圓整后筒體的名義厚度取34 mm封頭厚度的設(shè)計查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表 1，得公稱直徑DN= D =4900 mm,選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，型號代號為EHA貝U D/2h i = 2，根據(jù)GB150-2011中橢圓形封頭計算中式得：Pc2Di0.5Pc2.1 4.9 1032 173 1.0 0.5 2.1=29.830 mm同上，取 C =1.0 mm，C2 = 2.0 mm。封頭的設(shè)計厚度為S d = S +C2 = 29.830 + 2.0 = 31.830 mm所以，封頭的名義厚度為S n = S d+C = 31.830 +

14、 1.0 = 32. 830 mm圓整后封頭的名義厚度為34 mm1.2.5.4 夾套設(shè)計夾套采用碳鋼U型夾套，設(shè)計壓力取0.6MPa,取裝料系數(shù)0.9，夾套高度H2按式 H2= (nV-V 封) Ni 計算H=V V封) =0.9 226.68716.1545Vi18.857=9.971 m圓整后夾套筒體高度 f取10000 mm夾套筒體徑 D2 = D1 + 200 = 4900 + 200 = 5100 mm夾套的壁厚計算：_PC2TTDiPC=0.65. 1103=2_173_0T8_0_6=11.079 mm考慮到介質(zhì)對筒壁的腐蝕，圓筒的設(shè)計厚度為S d = S +C2 = 11.0

15、79 + 1.0 = 12.079 mm所以，筒體的名義厚度為S n =S d+C = 12.079 + 1.0 =13.079 mm圓整后筒體的名義厚度取14 mm查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表1,得公稱直徑DN = D =5100 mm夾套的封頭選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，型號代號為EHA封頭總深度h =1315 mm封頭表面積 A封=28.8353 m2,容積*=18.1811 m3，計算得：每米高筒體的表面積 人筒=1Xn DN= 1 X 3.14 X 4.9 = 15.39 m 2實際傳熱面積 A = A1 筒 x H2 + Ah 封=15.39 x 10 + 28.

16、8353 = 182.7353 m1.2.5.5 水壓試驗及其強(qiáng)度校核筒水壓試驗壓力 P t = P+0.1=2.2 MPa P t=1.25P=2.625 MPa取二者最大值PT = 2.625 MPa筒水壓試驗時壁應(yīng)力：208.77 MPaFTD ( n c)2.6254900(34 3.0)2( n c)2(34 3.0)已知s=325 MPa,焊接系數(shù)© =1.0，則有:T w 0.9 s © = 0.9 x 325x 1.0 MPa = 292.5 MPa夾套筒水壓試驗壓力P t= P+0.1=0.7 MPa P t=1.25P=0.75 MPa取二者最大值Pt

17、:=0.75 MPa夾套筒水壓試驗時壁應(yīng)力:174.24 MPa2( n c)2(14 3.0)PTD ( n c)0.755100 (14 3.0)已知s=325 MPa,焊接系數(shù)© =1.0，則有:t w 0.9 s © = 0.9 x 325x 1.0 MPa = 292.5 MPa水壓試驗時筒夾套都小于0.9 s ©，故水壓試驗安全，所以筒體強(qiáng)度足夠。1.2.5.6 擋板擋板一般是指長條形的豎向固定在罐璧上的板，主要是在湍流狀態(tài)時為了消 除罐中央的“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”而增設(shè)的。 顯然這種擋板適用于徑流形葉輪在湍流 區(qū)的操作，而層流狀態(tài)時不用這種擋板來改變流型。

18、擋板還可提高葉輪的剪切性 能，如有懸浮聚合的攪拌裝置，在設(shè)有擋板時可以使顆粒細(xì)而均勻。擋板的數(shù)量及其大小以及安裝方式都不是隨意的，它們會影響流型和動力消 耗。為了消除“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”和“打漩”， 以及為了避免液體粘附，反應(yīng)釜采 用離壁安裝的豎擋板，擋板數(shù)為6，板寬為釜體徑的1/12，所以擋板的寬度為：W = D/12 = 4900 十 12 = 408.33 mm圓整后取410 mm擋板與釜壁的縫隙為板寬的1/6，即410十6 = 68.33 mm，圓整后取70 mm擋板的上緣一般可與靜止液面齊平，當(dāng)液面上有輕而易浮不宜濕潤的固體物 料時，則需在液面上造成漩渦，這時擋板上緣可低于液面10015

19、0 mm擋板的下緣可到罐底。有利于用擋板的高度來改變流型，如在罐底希望使較重物料易于 沉降而分離出來時，就可將擋板下端取在葉輪之上，這樣可使罐底出現(xiàn)水平回轉(zhuǎn) 流，有利于物料的沉降。反應(yīng)釜攪拌器裝置攪拌器又稱攪拌槳或攪拌葉輪，是反應(yīng)釜等攪拌設(shè)備的關(guān)鍵部件。攪拌器的 型號主要有：槳式、推進(jìn)式、框式、渦輪式、螺桿式和螺帶式。它的選型通常是 工藝設(shè)計的任務(wù)，也可按標(biāo)準(zhǔn)選取。1、攪拌器的選型根據(jù)反應(yīng)器工作的任務(wù)要求，電機(jī)的功率P = 3.0 kw，由于混合液黏度較低，攪拌器轉(zhuǎn)速為150 r/min，所以選取三葉推進(jìn)式攪拌器，該攪拌器能用于 低粘度的液體，反應(yīng)體積大的反應(yīng)器，符合工藝設(shè)計要求。由Dj/D取

20、0.3，則可知：D = 0.3 x D = 0.33 X 4900 = 1470 mm圓整后D取1500 mm上式中，D攪拌器直徑。 查HG/T3798.8-2005得,0TXLrxit三葉推進(jìn)式攪捋器的結(jié)構(gòu)圖1-1三葉推進(jìn)式攪拌器的結(jié)構(gòu)表1-6三葉推進(jìn)式攪拌器的主要參數(shù)DJdd2d19 ihbtS 1S 2許用扭矩M4 HV. 參考質(zhì)量G1500120180M246918032127.428185440211B鍵槽的寬度，單位為毫米（mm ）;D輪毅徑，單位為毫米（mm ）;d1攪拌器緊定螺釘孔徑，為毫米單位（mr）d2輪毅外徑，單位為毫米（mr）DJ攪拌器直徑，單位為毫米（mr）G攪拌器參

21、考質(zhì)量（按不銹鋼計算），單位為千克（kg）;h輪毅高度，單位為毫米（mr）M攪拌器許用扭矩（按不銹鋼計算）單位為牛頓？米（N? m）;t輪毅徑與鍵槽深度之和，單位為毫米（mr）;S 2攪拌器槳葉葉端的厚度，單位為毫米（mr）S 1攪拌器槳葉葉根的厚度，單位為毫米（mm；0 i攪拌器槳葉葉根與垂直方向的夾角，單位為度（mr）2、攪拌軸設(shè)計軸主要由軸徑、軸頭、軸身三部分組成，支承軸的部分叫軸徑，安裝攪拌器 的部分叫軸頭，其余部分為軸身。軸上有鍵槽，軸有實心和空心之分。攪拌軸的 機(jī)械設(shè)計容同一般傳動軸主要是結(jié)構(gòu)設(shè)計和強(qiáng)度校核，對于轉(zhuǎn)速大于200r/mi n的要進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速的校核。由于本設(shè)計轉(zhuǎn)速是15

22、0轉(zhuǎn)每分鐘，所以不必進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速的校核。攪拌軸的材料：選用45#鋼；攪拌軸的結(jié)構(gòu)：用實心直軸；由查GB/T699-1999 得，45#鋼抗拉強(qiáng)度（T b = 600 MPa。t = b = 00 = 37.5 MPa16 16 P3由 m = 9.553 X 1067 =9.553 X 106x 云=143295 N? mm利用截面法可得： Mmax = m = 143295 N? mmMtJMz143295由 T max = w 三T 得，VP = = 37 5 =3831.2攪拌軸為實心軸，貝U: Ww 0.2 d 3，得 d = 3：W = 3： 3831.2 = 26.733 mm 圓

23、 0.2 V 0.2整后考慮腐蝕余量，d取30 mm傳動裝置的選型與尺寸設(shè)計1、電動機(jī)的選型由于本項目的工作環(huán)境比較惡劣，所以選擇JO2系列戶外用電動機(jī)，該系列 電動機(jī)對于潮氣、霉菌、鹽霧、雨水、雪、風(fēng)沙、嚴(yán)寒等氣候具有防護(hù)作用。根 據(jù)電機(jī)的功率 P=3kw 轉(zhuǎn)速n=150 r/min 。2、減速器的選型表1-7釜用立式減速機(jī)的基本特性特 性減 速 機(jī) 類 型諧波減速機(jī)擺線針齒行星減速機(jī)兩級齒輪減速機(jī)三角帶減速機(jī)減速比圍359 9087911. 6 5.634.53 2.9輸出軸轉(zhuǎn)速圍(rpm)41616 160125250320500功率圍0.6 13 kw0.6 30 kw0.6 30 k

24、w0.6 5.5 kw效率(%> 0.83> 0.9> 0.96主要特點本機(jī)為利用行 星輪為柔輪的 少齒差嚙合的 大速比的新型 機(jī)械傳動，與其 它型式嚙合相 比，具有結(jié)構(gòu)簡 單，體積小，重 量輕，速比大， 承載能力高，運(yùn) 轉(zhuǎn)平穩(wěn)，封閉性 能好。本機(jī)為利用少齒 差嚙合行星傳動 的減速裝置，故 減速比大，傳動 效率咼，結(jié)構(gòu)緊 湊，裝拆方便， 壽命長，承載能 力高，工作平穩(wěn)， 重量輕，體積小， 故障少，有取代 渦輪減速機(jī)的趨 向。本機(jī)為兩級同中 心距并流式斜齒 輪減速傳動裝 置，傳動比準(zhǔn)確， 壽命長。在相同 速比圍，較之于 其它傳動來說， 具有體積小，效 率咼，制造成本 低，結(jié)構(gòu)簡

25、單， 裝配檢修方便 等。本機(jī)為單級三角 皮帶傳動的減速 裝置，結(jié)構(gòu)簡單， 過載時會產(chǎn)生打 滑現(xiàn)象，因此能 起到安全保護(hù)作 用，但由于皮帶 滑動不能保持精 確的傳動比。特性參數(shù)柔輪分度圓直徑電動功率、機(jī)型 號、減速比中心距三角皮帶型號及根數(shù)應(yīng)用條件不需多級傳動 而用于轉(zhuǎn)速極 低的攪拌傳動 裝置，可用于有 防爆要求的場 合。對過載和沖擊載 荷有較弱承載能 力，可短期過載 75%起動轉(zhuǎn)矩為 額定轉(zhuǎn)矩的2倍， 允許反正旋轉(zhuǎn)， 可用于有防爆要 求的場合，與電 動機(jī)直連供應(yīng)， 可依軸承載壽命 來計算容許的軸 向力，本機(jī)要求 采用夾殼式聯(lián)軸 節(jié)(HG5允許反正旋轉(zhuǎn)， 可采用夾殼式聯(lián) 軸節(jié)(HG5- 2136

26、5)或彈性 塊式聯(lián)軸節(jié)(HG5- 743 78)與攪拌軸聯(lián) 接，不許承外加 軸向載何或允許 軸向力小的場 合，可用于有防 爆要求的場合， 與電機(jī)直連供 應(yīng)。允許反正旋轉(zhuǎn)， 本系列采用夾殼 式聯(lián)軸節(jié)(HG5 213 65)與攪 拌軸聯(lián)接，攪拌 器及軸的重量均 由本機(jī)軸承承 受，本機(jī)不能用 于有防爆要求的 場合。21365)標(biāo)定符號XB分度圓公稱 直徑一順序號BLD型號代號一 機(jī)型號一減速比軸頭型號LC中心距一順序 號，輸出軸結(jié)構(gòu)I或nP三角皮帶型號、 二角皮帶根數(shù)一 順序號標(biāo)準(zhǔn)圖號HG5- 744 78HG5- 745 78HG5- 746 78HG5- 747 78注：電動機(jī)若采用AJQ型時，

27、在標(biāo)定符號前加“ A”字樣，對BJQ加“ B'字樣，對JQ型電極則不加寫代號。由上表分析所得，本設(shè)計米用擺線針齒行星減速機(jī)。128反應(yīng)器附件的選型和尺寸設(shè)計1、釜體法蘭連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計1. 法蘭的設(shè)計(1)法蘭的選型：長頸對焊法蘭；法蘭的材料：0Cr18Ni10Ti ;(2)法蘭的結(jié)構(gòu)與尺寸2. 密圭寸面形式的選型長頸對焊法蘭，1.6 MPav Pv 2.5 MPa,采用襯環(huán)凹凸密封面3. 墊片的設(shè)計(1)墊片法蘭的選型、材料墊片選擇耐油橡膠石油墊片，材料為耐油橡膠石棉板。(2)墊片的結(jié)構(gòu)與尺寸徑 d/mm外徑D/mm厚度S/mm4900498064.螺栓、螺母的選型六角頭螺栓A級I型六

28、角螺母A級5.法蘭、墊片、螺栓、螺母、墊圈的材料法蘭墊片螺栓螺母墊圈0Cr18Ni10Ti耐油橡膠石棉板A級鋼A級鋼0Cr18Ni10Ti2、工藝接管的設(shè)計1、催化劑循環(huán)口接管由Aspen plus模擬結(jié)果可得：催化劑循環(huán)口接管體積流量Q=66.03m3/h，液體流速取=0.125 m/s，則 di =Ql = 66.03/3600 =216 mm V 0.125圓整后取225 mm壁厚取15 mm>2、出料口接管由Aspen plus模擬結(jié)果可得：出料口接管體積流量Q=1O2.O1m7h，液體流速取=0.125 m/s ,則 d1 = Q1 = 102.01/3600 =269 mm0

29、.125圓整后取300 mm壁厚取15 mm>3、合成氣進(jìn)料口接管由Aspen plus模擬結(jié)果可得：合成氣進(jìn)料口接管體積流量Q=860.58n/h，氣體流速取=18 m/s ,則 d1 =Q1 = 860.58/3600 =65.02 mmV 18圓整后取65 mm壁厚取4 mm4、壓力表口管k采用32 3.5無縫鋼管，接管與封頭表面磨平。配用突面板式平焊管法蘭:HG20593 法蘭 PL25-2.5RF 0Cr18Nil0Ti。5、 冷卻水出口管b和進(jìn)口管I都選用100 4.5無縫鋼管，接管與封頭表面磨平。配用突面板式平焊管法蘭:HG20593 法蘭PL25-2.5 RF 0Cr18

30、Ni10Ti。&溫度計接口 j的管口選用 80 4無縫鋼管，伸入釜體一定長度。配用突面板式平焊管法蘭：HG20592法蘭PL25-2.5 RF 0Cr18Nil0Ti 。7、安全閥接管g采用25 3.5無縫鋼管，配法蘭PN2.5 DN25 HG20593-19973、選用手孔、人孔、視鏡根據(jù)板式平焊法蘭手孔(HG21534 2005)，選用手孔形式為a式，PN= 2.5 MPa DN = 250mm 手孔 RF DN250 PN2.5 ( HG21534 2005)。根據(jù)HG21598 1999,選用水平吊蓋不銹鋼人孔，PN= 2.5 MPa DN= 500mm. 人孔 RF DN50

31、0 PN2.5(HG 215981999)。由標(biāo)準(zhǔn)壓力容器視鏡 i 選用碳素鋼帶頸視鏡 150X 4.5 DN150 HGJ 502 86 5。第二章反應(yīng)器強(qiáng)度校核立式攪拌容器校核計算單位壓力容器專用計算軟件筒體設(shè)計條件筒夾套設(shè)計壓力 pMPa2.10.4設(shè)計溫度tC115115徑Dmm49005100名義厚度nmm4018材料名稱Q345RQ345R許用應(yīng)力MPa174181t1173.7181壓力試驗溫度下的屈服點305345鋼材厚度負(fù)偏差 Cmm0.30.3腐蝕裕量C2mm21厚度附加量C= C + C2mm2.31.3焊接接頭系數(shù)10.8壓力試驗類型液壓液壓試驗壓力 PtMPa2.62

32、50.75筒體長度Lwmm1100010000筒外壓計算長度 Lmm10000封頭設(shè)計條件筒體上封頭筒體下封頭夾套封頭封頭形式橢圓形橢圓形橢圓形1名義厚度nmm343418材料名稱Q345RQ345R20R熱軋）設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力MPa181181137.9鋼材厚度負(fù)偏差 Cmm0.30.30腐蝕裕量C2mm221厚度附加量 C- C + C2mm2.32.31焊接接頭系數(shù)110.9主要計算結(jié)果圓筒體夾套筒體筒上封頭筒下封頭夾套封頭校核結(jié)果校核合格校核合格校核合格校核合格校核合格質(zhì)量 m53602.722718.67027.537027.533999.98攪拌軸計算軸徑mm懸臂軸（剛性軸）校

33、核合格備注夾套壓力試驗時，筒至少需保持0.32683MPa的壓，否則將導(dǎo)致筒失穩(wěn)筒體壓計算計算單位壓力容器專用計算軟件計算條件筒體簡圖計算壓力PC2.13MPa設(shè)計溫度t115.00C徑D4900.00mm材料Q345R（板材）試驗溫度許用應(yīng)力174.00MPa設(shè)計溫度許用應(yīng)力173.70MPa試驗溫度下屈服點s305.00MPa鋼板負(fù)偏差C0.30mm腐蝕裕量C22.00mm焊接接頭系數(shù)1.00厚度及重量計算計算厚度PCDi=2 tPc = 30.23mm有效厚度e = n - C- C 2= 37.70mm名義厚度n =40.00mm重量53602.70kg壓力試驗時應(yīng)力校核壓力試驗類型液

34、壓試驗試驗壓力值Pt = 1.25 P= 2.6250（或由用戶輸入）MPa壓力試驗允許通過 的應(yīng)力水平Tt 0.90s =274.50MPa試驗壓力下 圓筒的應(yīng)力t = PT.（Di_e）. = 171.902 e.MPa校核條件TT校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計算最大允許工作壓力2 etFW= e）= 2.65245MPa設(shè)計溫度下計算應(yīng)力tPege）t =2= 139.492 eMPat173.70MPa校核條件t > t結(jié)論合格筒體外壓計算計算單位壓力容器專用計算軟件計算條件圓筒簡圖計算壓力 R-0.40MPa設(shè)計溫度t115.00C徑D4900.00mm材料名稱Q345R（板材）試驗

35、溫度許用應(yīng)力174.00MPa設(shè)計溫度許用應(yīng)力七173.70MPa試驗溫度下屈服點s305.00MPa鋼板負(fù)偏差 C0.30mm腐蝕裕量C2.00mm焊接接頭系數(shù)1.00壓力試驗時應(yīng)力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT= 1.25 Pc = 2.6250MPa壓力試驗允許通過的應(yīng)力tt 0.90s =274.50MPa試驗壓力下圓筒的應(yīng)力T = PT.(Die) = 171.902 e.MPa校核條件TT校核結(jié)果:合格厚度及重量計算計算厚度=37.55mm有效厚度e = n - C- C 2= 37.70mm名義厚度n =40.00mm外壓計算長度LL= 10000.00mm筒體外徑DoD

36、o= D+2 n = 4980.00mmL/D。2.01Do/e132.10A值A(chǔ)= 0.0004203B值B= 53.84重量53602.70kg壓力計算許用外壓力P = d = 0.40758oeMPa結(jié)論合格。夾套水壓試驗時，筒需充壓0.327 MPa。筒上封頭壓計算計算單位壓力容器專用計算軟件計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力FC2.10MPa設(shè)計溫度t115.00C徑D4900.00mm曲面咼度 hi1200.00mm材料Q345R （板材）設(shè)計溫度許用應(yīng)力t181.00MPa試驗溫度許用應(yīng)力181.00MPa鋼板負(fù)偏差C0.30mm腐蝕裕量G2.00mm焊接接頭系數(shù)1.00厚度及重量計算

37、形狀系數(shù)2K = 1Di= 1.0281_ 2 62hi計算厚度KFcDi=t= 29 3120.5 Fcmm有效厚度e = n - G- C 2= 31.70mm最小厚度min = 14.70mm名義厚度n = 34.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量7027.54kg壓力計算最大允許工作壓力2 tePw = KDi 0.5 e = 2.27084MPa結(jié)論合格筒下封頭壓計算計算單位壓力容器專用計算軟件計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力FC2.19MPa設(shè)計溫度t115.00C徑D4900.00mm曲面咼度 hi1200.00mm材料Q345R （板材）設(shè)計溫度許用應(yīng)力t181.00MPa試驗溫度許

38、用應(yīng)力181.00MPa鋼板負(fù)偏差C0.30mm腐蝕裕量G2.00mm焊接接頭系數(shù)1.00厚度及重量計算形狀系數(shù)2K = 1Di= 1.0281_ 2 62hi計算厚度KFcDi=2 t0.5Fc = 3°.61mm有效厚度e = n - G- C 2= 31.70mm最小厚度min = 14.70mm名義厚度n = 34.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量7027.54kg壓力計算最大允許工作壓力2 tePw = KDi 0.5 e = 2.27084MPa結(jié)論合格筒下封頭外壓計算計算單位壓力容器專用計算軟件計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力 P-0.40MPa設(shè)計溫度t115.00C徑D

39、4900.00mm曲面咼度 h1200.00mmah?材料Q345R（板材）rc u試驗溫度許用應(yīng)力181.00MPaDi設(shè)計溫度許用應(yīng)力t181.00MPa鋼板負(fù)偏差C0.30mm腐蝕裕量C22.00mm焊接接頭系數(shù)1.00厚度計算計算厚度=22.60mm有效厚度e = n - C- C 2= 31.70mm名義厚度n = 34.00mm外徑DoDo= D+2 n = 4968.00系數(shù)KK1 = 0.9092A值0.125A=KD /= 0.0008805B值B= 112.77重量7027.54kg壓力計算許用外壓力BP = (Kg/e) = 0.79435MPa結(jié)論合格夾套圓筒體計算計算

40、單位壓力容器專用計算軟件計算條件筒體簡圖計算壓力PC0.43MPa設(shè)計溫度t115.00C徑D5100.00mm材料Q345R（板材）試驗溫度許用應(yīng)力181.00MPa設(shè)計溫度許用應(yīng)力181.00MPa試驗溫度下屈服點s325.00MPa鋼板負(fù)偏差C0.30mm腐蝕裕量C21.00mm焊接接頭系數(shù)0.80厚度及重量計算計算厚度PCDi=2 tPc = 7.58mm有效厚度e = n - C- C 2= 16.70mm名義厚度n =18.00mm重量22718.60kg壓力試驗時應(yīng)力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值Pt = 1.25 P= 0.7500（或由用戶輸入）MPa壓力試驗允許通過 的

41、應(yīng)力水平Tt 0.90s =292.50MPa試驗壓力下 圓筒的應(yīng)力t = PT.（Di_e）. = 143.622 e.MPa校核條件TT校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計算最大允許工作壓力2 etFW= e）= 0.94520MPa設(shè)計溫度下計算應(yīng)力tPege）t =2= 65.872 eMPat144.80MPa校核條件t > t結(jié)論合格夾套封頭計算計算單位壓力容器專用計算軟件計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力FC0.43MPa設(shè)計溫度t115.00C徑D5100.00mm曲面咼度 hi1240.00mm材料20R（熱軋）（板材）設(shè)計溫度許用應(yīng)力t137.90MPa試驗溫度許用應(yīng)力148.00MP

42、a鋼板負(fù)偏差C0.00mm腐蝕裕量G1.00mm焊接接頭系數(shù)0.90厚度及重量計算形狀系數(shù)2K = 1Di= 1.0382_ 2 62hi計算厚度KFcDi=t= 9 1820.5Fcmm有效厚度e = n - G- C 2= 17.00mm最小厚度min = 15.30mm名義厚度n =18.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量3999.98kg壓力計算最大允許工作壓力2 tePw = KDi 0.5 e = 0.79571MPa結(jié)論合格攪拌軸設(shè)計計算單位壓力容器專用計算軟件計算條件簡圖軸支承情況懸臂軸軸計算類型剛性軸匚電動機(jī)額定功率 PNkw3傳動側(cè)軸承/軸設(shè)計轉(zhuǎn)速 nr/min150設(shè)備設(shè)計

43、壓力 pMPa2.1加電加ii軸帚y軸安裝形式上插式軸軸材料名稱0Cr18Ni10Ti軸材料抗拉強(qiáng)度bMPa600軸材料壓縮屈服強(qiáng)度MPa242攪拌槳軸材料彈性模量 EMPa202100-軸材料剪切模量 GMPa77730.8軸材料密度skg/m37800平衡精度等級1傳動裝置效率i0.9許用扭轉(zhuǎn)角/m1用戶定義值軸封處許用徑向位移lomm1用戶定義值懸臂軸軸端許用徑向位 移mm50用戶定義值軸結(jié)構(gòu)類型空心軸空心軸徑與外經(jīng)之比N o0.7兩軸承之間長度mm100懸臂端與兩軸承間軸徑 差mm5軸封至軸承距離mm100流體徑向力系數(shù) K 10.1軸封形式雙端面機(jī)械密 封填料密封圈總高度mm-軸承A

44、形式滾動軸承軸承B形式滾動軸承軸線與安裝垂直線夾角1攪拌物料密度kg/m31150攪拌介質(zhì)類型液體-氣體攪拌介質(zhì)特性一般物料攪拌器數(shù)量2:攪拌器類型推進(jìn)式攪拌器數(shù)據(jù)攪拌器1攪拌器2攪拌器3攪拌器4攪拌器5攪拌器至軸承距離L imm90003500-攪拌器直徑Djimm15001500-攪拌器葉片傾斜角i6969-攪拌器葉片寬度h imm300300-攪拌器及附加質(zhì)量mikg211211-攪拌器附加質(zhì)量系數(shù)k00-物料對攪拌器軸向推力方 向不確定不確定-推進(jìn)式攪拌器螺距mm100100-計算結(jié)果備注攪拌軸最終計算軸徑dmm160校核值，校核結(jié)果：校核合格軸徑的 為計 d算 時值軸扭轉(zhuǎn)角/m-0按

45、扭轉(zhuǎn)變形校核合格軸臨界轉(zhuǎn)速n kr /min63.62設(shè)計轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速比值n/ n k2.358n=150 r/mi n,可不考慮臨界轉(zhuǎn)速軸封處的總位移lomm0.075按軸封處徑向位移校核合格懸臂軸軸端總位移11mm5.006按軸端許用撓度校核合格按扭轉(zhuǎn)變形計算的軸徑dimm36.1加軸徑差后d=36.1+5=41.1按強(qiáng)度計算的軸徑 d2mm158.5輸入軸徑按強(qiáng)度校核合格按軸封處許用撓度計算的軸徑Cb lomm24.2按懸臂軸軸端許用撓度計算的軸徑d3le58.4按臨界轉(zhuǎn)速計算的軸徑dnkmm681.7n=150 r/mi n,可不考慮臨界轉(zhuǎn)速懸臂軸兩軸承間軸徑d amm-注:按標(biāo)準(zhǔn)選

46、取的抗振條件n/nk < 0.4軸承A徑向游隙數(shù)取0.03mm 軸承B徑向游隙數(shù)取0.03mm本程序計算的最終軸徑d為懸臂段軸徑第三章?lián)Q熱器設(shè)計說明書3.1前言換熱器概述換熱器簡介與分類換熱設(shè)備的主要作用是使熱量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達(dá)到工藝過程規(guī)定的指標(biāo)，以滿足工藝過程的需要。換熱其種類很多，但根據(jù)冷、熱流體熱量交換的原理和方式基本上可分為三 大類，即間壁式、混合式和蓄熱式。其中間壁式換熱器用得最多。間壁式換熱器 的類型有：夾套式換熱器，沉浸式換熱器，噴淋式換熱器，套管式換熱器，管殼 式換熱器，它是最典型的間壁式換熱器，有著悠久的歷史，至今仍在所有換熱器 中占

47、據(jù)主導(dǎo)地位。固定管板式換熱器的介紹主要由殼體、管束、管板和封頭等部分組成。進(jìn)行換熱的兩種流體，一種 在管流動，其行程稱 為管程；一種在管外流動，其行程稱為殼程。其示意圖如下：圖3-1臥式固定管板式換熱器圖3-2立式固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)特點：兩塊管板均與殼體相焊接，并加入了熱補(bǔ)償原件一一膨脹節(jié)。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、能承受較高的壓力，造價低，管程清洗方便，管子 損壞時易于堵管或更換。缺點：不易清洗殼程，殼體和管束中可能產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。適用場合：適用于殼程介質(zhì)清潔，不易結(jié)垢，管程需清洗以及溫差不大或溫 差雖大但是殼程壓力不大的場合。設(shè)計項目簡述3.1.2.1 項目簡介本項目是為每年生產(chǎn)25萬噸丁

48、辛醇的分廠的辛醇制備工段的粗辛醇溶液與 水換熱器的工藝及設(shè)備設(shè)計。制取辛醇整個工段涉及縮合反應(yīng)器、層析器、蒸發(fā) 器、液-液換熱器、氣提水冷器等。本設(shè)計只對液-液換熱器進(jìn)行設(shè)計。322.2 工藝流程介紹低壓羰基合成工藝采用由美國聯(lián)合碳化物公司、英國戴維公司和英國約翰遜 馬瑟公司聯(lián)合開發(fā)的第二代低壓銠法羰基合成工藝一一液相循環(huán)工藝。該工藝是以丙烯、合成氣為原料，羰基銠/三苯基膦絡(luò)合物為催化劑，在較低（低壓約1.76 MPa的操作壓力下，就能完成反應(yīng)。該工藝的幾個基本工段為：氣一液相羰基 合成反應(yīng)、羧基反應(yīng)液的蒸餾分離、正丁醛縮合反應(yīng)、正/異丁醛、辛醛加氫反應(yīng)、辛醇蒸餾精制、正/異丁醇蒸餾精制。1、

49、氣一液相羰基合成反應(yīng)羰基合成反應(yīng)：丙烯、一氧化碳和氫氣在溫度 90120C，壓力約1.9MPa, 有過量三苯基膦存在下，在羰基銠膦絡(luò)合物的催化作用下生成丁醛。在以銠膦絡(luò)合物的催化劑的低壓羰基合成反應(yīng)中，銠形成HRh(CO) n( phh3)m, 組絡(luò)合物(m+n=4,其中HRh(CO)(phh3)2起主要作用。在溶液中下列平衡隨三苯基膦(phh3) 濃度和一氧化碳分壓而移動。HRh(CO)(phh3)2phh3、coHRh(CO>(phh 3) 2phh3、coHRh(CO)z(phh 3)當(dāng)過量的三苯基膦濃度和一氧化碳分壓適宜時，催化劑主要以 HRh(CO2(phh3) 2形式存在，可以維持一定的反應(yīng)速度并使產(chǎn)物丁醛的正異構(gòu)比大 為提高。過量的三苯基膦的存在能提高催化劑的穩(wěn)定性，降低反應(yīng)壓力，提高產(chǎn) 物丁醛的正、異構(gòu)比例。這部分的設(shè)備包括：羰基合成反應(yīng)器、除沫器等。圖3-3氣一液相羰基合成流程圖合成氣和丙烯調(diào)節(jié)好碳?xì)浔然旌虾螅?進(jìn)入兩個串聯(lián)的羰基合成反應(yīng)器，在銠 催化劑作用下，90120C、1.65MPa條件下，通過低壓羰基合成反應(yīng)生產(chǎn)出混 合丁醛，然后經(jīng)穩(wěn)定塔脫除丁醛中的丙烯、丙烷。2、羰基反應(yīng)液的蒸餾分離這一分離過程共計有四個塔系，當(dāng)然各家技術(shù)或許各有不同但其目的與任務(wù) 基本上是一樣的。第一塔為閃蒸脫氣，從塔頂脫除G、CO H;第二塔為反應(yīng)液循環(huán)洗氣，目