版-3-反應器設計說明書

第一章概 第二章亞硫酸銨氧化反應器設計 總體設計思 反應特 反應機 反應動力學特 反應器選型——攪拌釜式反應 反應器選型原 反應器選型判 反應器類型選 反應器數(shù)學模 反應條件參數(shù)確 溫度的確 pH的確 亞硫酸銨氧化反應器結構設 反應釜釜體設 封頭的設 反應釜夾套設 傳熱面積的校 反應釜附件的選型及尺寸設 攪拌軸的結構及尺寸設 傳動裝置的選型與尺寸設 壓力校 總體設計思Neelakan、AhmadN等在非均相條件下對該反應進行研究。Mishra發(fā)現(xiàn)反1.5級，Neelakantan得到反應對亞硫酸銨和氧 反應特 2NH4SO3O22NH4 2NH4HSO3O222NH4HSO3O22NH32NH42度pH值對吸收液的氧化速率均有影響。因此假設(NH4)2SO3的氧化速率方程式為： 式中a，b，c

酸銨瞬時反應速率，再將對應時刻下的SO32-、SO42-濃度以及O2濃度代入，通過進行非線性曲線擬合，得出級數(shù)a=1，b=1/2，c=-1，以及不同溫0kk0

式中（2）兩邊同時求對數(shù)可以得到lnk1/T的關系方程，將不同溫度下1/T2-1所示。2-1溫度與速率常數(shù)的關系擬合得到lnk4.5907T17.1246。38.17KJ/mol，根據(jù)截距求出12423.817*104

2r1242 （動力學數(shù)據(jù)來自：亞硫酸銨非催化氧化動力學研究——倪瓊38.17kJ/mol是在pH8的情況下。而氧化反應當pH值5.5時，反應最終氧化率就會隨著pH值的升高而降低。同時，動力學方程 根據(jù)實驗結果，最后得出當pH5.531.88kJ/mol 3.14*104

2

0

2R R

QAIR 10.65SO4 反應器選型——攪拌釜式反應設計。例如，對于氣固相催化放熱反應，要考慮使用固定床、氣固流化床或氣液固三相懸浮床反應器。在固定床中要考慮使用絕熱或管式連續(xù)換熱反應器，要根據(jù)反應過程和不同類型反應器的特征初步選定反應器的類型。3m3，攪拌裝置配置的電動1.8KW60r/min，攪拌槳的形式為推進式；通過夾套8個工藝接管、1個視鏡、4個耳式支座、1個由Bācksrōm鏈式反應機理，本征化學反應包含以下步驟

SOSOO 5SOSO5353SO2SO2

反應的結束主要通過兩個SO5-基離子結合形成產物而完成，反SO2SO2SO2SO255（4（5（6反應速率受控于式（6）事實上，這一點已由Barron等的實驗得到證實。可知

分別 5 3應用穩(wěn)態(tài)假設，可

5 k5將式（12）代入（8）

Rk

1/2C 3 式中，CMe——催化劑濃度；C1kk3k5k13/2級響應，dckc15C1/

反應條件參數(shù)確pH圖2-3pH對亞硫酸銨反應速率的影由圖可知，pH值存在一個臨界值，當pH值小于此臨界值時，亞硫酸銨氧化率隨著pH值的增加而增大，當pH值大于此臨界值時，亞硫酸銨的氧化率隨著pH的增加而減小。最終的產物選擇為硫酸銨，因此需要盡可能的將pH調高，把亞硫酸氫根轉化為亞硫酸根，因此pH值選擇在亞硫酸銨氧化反應器結構釜體DN的確根據(jù)反應動力學方程，以及CSTR體積計算公式，可以求出規(guī)定轉化率的 R 3.14*104

04

2

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0.65SO4 Q0CA0CA AAspenPlusV8.4流程模擬中查看反應器前后物料變化信息，根據(jù)計33440Q46.313m3/0 48084.7m3/A A0選取反應釜裝填系數(shù)0.8，由VV0，可得設備體VV010.2 對于氣—液相類型選取H/Di1.234343將計算結果圓整至公稱直徑標準系列，選取筒體直徑Di2400mm釜體筒體壁厚的假設Sn=13mm在t=60?C下查得S31602材料 全考慮，所有焊縫系數(shù)都有0.85，t=60?C，C1=0.3mm，C2=2mm。S Sc由 2tc由

C

0.921200.85

nn圓整S/13mmSnn釜體長度H的設設每一米高的筒體積

HV

12.751.97 體高度圓整為封頭的設設封頭壁厚Sn=9mm，EHAHF=mm,h4HDi46102400高度 h=610-10=600mm，V=0.5591m 2-1頭的尺公稱直徑總深度內表面積容積下部結構的主要結構尺寸Dmin=180D2。反應釜夾套設

2-4封頭下部?????

??0? 11.7???j = 2 = 4×選取夾套高度Hj=2350mm，則H0=H-Hj=33mm，這樣是便于筒體法蘭螺栓傳熱面積的校DN=2400釜體下封頭的內表面積Fh=3.5705m2DN=2400筒體（1m高）的內表面積F1=7.55m2夾套包圍筒體的表面積FS=F1×H則需進行傳熱面積的校核，即，將Fh+Fs=21.3148m2與工藝需要的傳熱面積F=20.5m2進行比較。Fh+Fs≥F，所以不需要在釜內另設置蛇管。反應釜附件的選型及尺寸設DN=2400mm、PN=0.6MPaGII6I-1300JB/T4702-2000Q345R。2-2釜體法蘭尺螺DDh接管名 密封面墊片尺墊片材式外徑接管名 密封面墊片尺墊片材式外徑內徑厚度2200020022-3配用件材墊螺螺法墊A2-4管法蘭尺接管名 直連接尺 度C 徑徑徑量n4444444?44表2-5密封面形式及墊片尺22222222攪拌軸的結構及尺寸攪拌軸的長度L近似由釜外長度L1、釜內未浸入液體的長度L2、浸入液體的長度L3三部分構成。即：L=L1+L2+L3。其中L1=H-M(H:機架高;M:機輸出軸長度)??i

??????? 式中VC—操作容積（m3；VF—釜體封頭容積（m3；Di—筒體的內??i

1.6?4??× =4液體的總裝填高度??2=1545+2(25+300)?1515.3=浸入液體攪拌軸的長度L3攪拌槳的攪拌效果和x槳浸入液體內的最佳深度為：S=2??=2??3 當Di=Hi時為最佳裝填高度；當Di<Hi液體的長度L3=320mm，攪拌軸的長度L為 圓整取L=2365mm電機（防爆標志dIIT4。根據(jù)電機功率P=1.8KW、轉速n=100r/min,由機械設32-16選用的電機型號為：Y100L1-4。根據(jù)電擊功率、攪拌軸的轉速、傳動比選用直聯(lián)擺線針輪機（HG5-745-78）,標記ZLD2.0-4A-252-72-6。圖2-5直連擺線針輪表2-6直連擺線針輪機安裝尺Dn-P6-4EhbBMe.5.8壓力校內筒體內壓計中航內筒體內壓計中航一航空動力控制系統(tǒng)GB150.3-計算壓力設計溫度內徑 (板材試驗溫度許用應力鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)= =8.50e=n-C1-C2=n 試pT=1.25p[]= T0.90s T=pT.(Die)=T合2e[]t (Die)=pc(Diet =et合內筒體外壓計中航航空動力控制系GB150.3-計算壓力設計溫度內徑 (板材試驗溫度許用應力鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)試pT=1.25p T0.90s T=pT.(Die)=2eT合=e=n-C1-C2=n 筒體外徑Do=Di+2n=A B D20時，[pB Do/Doe20時[p]min{(2.250.0625)B,2o Do/ Do/ Do/合內筒上封頭內壓計中航一航空動力控制系GB150.3-計算壓力設計溫度內徑曲面深度 (板材試驗溫度許用應力鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)試pT1.25p[ T0.90s T=pT.(KDi0.5eh)=2ehT合1 D2K 2i=6 2h i h=2[]t0.5 =ceh=nh-C1-C2=min=nh=滿足最小厚度要壓力計2[]t KD = 合內筒下封頭內壓計中航一航空動力控制系GB150.3-計算壓力設計溫度內徑曲面深度 (板材試驗溫度許用應力鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)試pT1.25p[ T0.90s T=pT.(KDi0.5eh)=2ehT合1 D2K 2i=6 2h i= =6.01 2[]t0.5eh=nh-C1-C2=min=nh=滿足最小厚度要壓力計算2[]t KD = 合內筒下封頭外壓計中航一航空動力控制系GB150.3-計算壓力設計溫度內徑曲面深度 (板材試驗溫度許用應力鋼板負偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)試pT=1.25p=T0.90s 2eT合厚度計算h=eh=nh-C1-C2=nh=外徑Do=Di+2nh=系數(shù)K1 A A=K1Do/e =BB=壓力計算B[p]=(K1Do/e)=夾套圓筒體計中航一航空動力控制系GB150.3-0設計溫度60內徑2500 (板材試驗溫度許用應力189189345鋼板負偏差0腐蝕裕量2焊接接頭系數(shù)0= =5.61 CC=5 81848試pT=1.25p[]= T0.90s T=pT.(Die)=T合2e[]t(Die=tpc(Die)=t合GB150.3-內徑 pT1.25p[ T0.90s=T=pT.(KDi0.5eh)=2ehT1 D2K 2i=6 2h i h=2[]t0.5 =eh=nh-C1-C2=min=nh壓力計算2[]tKDi=接管 N1,:設計條件簡圖φ2℃角o12 補強圈強度削弱系數(shù)018A1+A2+A3 mm2AA-結論:接管N2,:設 件簡圖℃2角o12開孔補強計算1 A-結論:根據(jù)GB1506.1.3節(jié)的規(guī)定,接管N3,:設 件簡圖℃2角-o12 1補強圈強度削弱系數(shù)018A1+A2+A3 mm2AA-結論:中航一航空動力控制系統(tǒng) N外力矩N殼體許用應力法蘭f螺栓bd數(shù)量個墊片DDhNmbb0>b=b=2.53b0>DGD外+D內DG=D外螺栓受力計算Wa=πbDGy=NWp=Fp+F=NAm=max(Ap,Aa)=Abnd2=4力矩計操作FD=0.785D2i=NLD=LA+=MD=FD=NFG==NLG=0.5(Db-DG=MG=FG=NFT=F-=NLT=0.5(LA+1+LG=MT=FT=N外壓MpFD(LDLG)+FT(LT-LG內壓MpMp=NW=NLG Ma=WLG=NMoMpMa[]ft/[]fMo=N螺栓間距校 =Ln (查GB150-20117-Lmin Lmax形狀常數(shù)定h0Di0h/ho=K=Do/DI=10K7-9ZY7-37-eFh7-57-7-1/of=d1Uho =d1Uho =fψ=δf==4fe13