第五章化工设备设计及化工设备图概要.ppt

5.2.5 化学反应器的选型与优化设计 （一）反应器分类 5.2.5 化学反应器的选型与优化设计 （一）反应器分类 2、反应器设计要点 ——几个关键词 转化率（收率、选择性） 反应时间 热传递 材质 逐级放大VS数学模型 （四）釜式反应器优化设计 4、优化设计——壳体最小表面积 例：对体积为V的圆柱体，欲使其有最小的表面积，试求直径 Ｄ和高 Ｈ． （四）釜式反应器优化设计 （六）流化床反应器优化设计 1、流化床反应器的构造 H3 H2 H1 5.2.6 化学反应器的选型与优化设计 （1）流化床直径D （2）扩大段直径D′ （3）浓相段高度H1 （4）稀相段高度H2 （5）扩大段高度H3 2、流化床反应器主要尺寸的确定 （1）流化床直径D 式中D—流化床直径，m V—气体的体积流量，m3/s u—空床气速，即流化床的操作气速，m /s 流化床的操作气速可根据生产或试验数据选取，常用的操作气速为0.2～1.0m/s 也可用流化数来计算操作气速，即 u = n﹒umf 式中n — 流化数；u mf —临界流化速度，m /s （六）流化床反应器优化设计 流化数n常根据物料特性和工艺要求参照实际生产数据选定 如：苯酐流化床的流化数n≥10～40; 有些反应的流化数n＞100或n＞200～300; 石油催化裂化流化床的流化数n=300～1000 确定临界流化速度u mf可用实测法和计算法 用计算式求出临界流化速度时 若雷诺数Re mf＜5时，求出的u mf不必校正 若Re mf＞5时，求出的u mf须校正 (2)扩大段直径D′ 2、流化床反应器主要尺寸的确定 2、流化床反应器主要尺寸的确定 （3）浓相段高度H1 静床高 式中G cat：催化剂用量，kg; ρB:催化剂的堆密度，kg/m3（堆） D:流化床浓相段直径，m 临界流化速度 下的床层高度 H mf ≈ H0 膨胀比，其计算方法和经验值可从有关资料中查到。如对带有挡板苯酐流化床： （4）稀相段高度H2 可从它与流化床直径的比H2／D与流化床直径D作成的关联图(见下图)查得： 2、流化床反应器主要尺寸的确定 2、流化床反应器主要尺寸的确定 （5）扩大段高度H3 扩大段高度主要是根据内过滤管或内旋风分离器的安装、检修的需要确定。 即根据生产经验选取H3 3、流化床反应器的传热装置 其型式有列管、鼠笼、管束和蛇管式 单管式列管换热器 套管式列管换热器 （六）流化床反应器优化设计 3、流化床反应器的传热装置 鼠笼式换热器 管束式换热器 蛇管式换热器 3、流化床反应器的传热装置 传热面积的计算 热负荷Q由热量衡算式确定； 总传热系数K可由各给热系数求出， 但设计时常采用总传热系数的经验值。 〔例〕确定萘氧化生产苯二甲酸酐流化床反应器的主要工艺参数。已知条件为： （六）流化床反应器优化设计 临界流速计算式得 带出速度计算式得 H1公 由有关表 5.3 化工设备图 化工设备图是化工设备制造、安装、使用、维修的重要技术文件，也是进行技术交流、设备改造的工具。 一、化工设备图的分类 (1) 设备总图—表示化工设备及附属装置全貌、组成和特性的图样。它应表达设备各主要部分结构特征、装配连接关系、主要特征尺寸和外形尺寸，并写明技术要求，技术特性等技术资料。 (2) 装配图：表示化工设备的结构、尺寸、各零部件间的装配连接关系，并写明技术要求和技术特性等技术资料的图样。 (3) 部件图：表示可拆或不可拆部件的结构形状、尺寸大小、技术要求和技术特性等技术资料的图样。 (4) 零件图：表示化工设备零件的结构形状、尺寸大小及加工、热处理、检验等技术资料的图样。 (5) 表格图：用综合列表方式表示结构形状相同、尺寸大小不同的化工设备、部件、零件的图样。 (6) 标准图：经国家有关主管部门批准的标准化或系列化设备、部件或零件的图样。 (7) 通用图：经过生产考验，结构成熟，能重复使用的系列化设备、部件和零件的图纸。 二、化工设备图的基本内容 1. 标题栏——设计单位，设备(项目)名称，图纸名称，图号，设计阶段，比例，图纸张数(共＿张、第＿张)，设计、制图、校核、审核、审定等人的签字及日期。 2. 明细表—说明组成本张图纸的各部件，一般格式如下： 3. 管口表——将本设备各管口用英文小写字母自上而下按顺序填入表中，表明各管口的位置和规格等。 4. 技术特性表——将设备设计、制造、使用的主要参数(设计压力、工作压力、设计温度、工作温度、各部件的材质、焊缝系数、腐蚀裕度、物料名称、容器类