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加氢反应器设计说明书

中南大学PIE团队1

700万立方米/年含硫废气处理联产硫磺及甲醇项目加氢反应器设计说明书

目录

第一章概述1

1.1设计目标1

1.2反应器介绍1

1.2.1固定床反应器1

1.2.2流化床反应器3

第二章加氢反应器5

2.1加氢反应5

2.2设计条件5

2.3反应器体积的计算6

2.3.1反应器模型6

2.3.2计算反应器体积7

2.3.3床层高度的计算8

2.3.4压降的计算8

2.4催化剂9

2.5附件设计9

2.5.1气体分布器9

2.5.2人孔10

2.5.3接管10

2.5.4支座11

2.5.5测温装置11

2.6反应器设计结果11

2.7机械强度的计算与校核12

2.7.1材料的选择12

2.7.2筒体厚度计算12

2.7.3反应器校核12

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第一章概述

化学反应过程和反应器是化工生产流程中的中心环节，反应器设计往往占有

重要地位。由于反应器单元内部涉及很多复杂的过程，如：热量的传递，温度的

变化，反应速率的变化，而这些都将影响产品的产量和质量。所以反应器一直以

来都是化工设计的一个难题。反应器设计的好坏也关系到整个生产过程是否能正

常运行。

1.1设计目标

反应器为工艺流程中反应进行的场所，主要需要满足：

(1)反应器有良好的传热能力；

(2)反应器内温度分布均匀；

(3)反应器有足够的壁厚，能承受反应压力；

(4)反应器结构满足反应发生的要求，保证反应充分；

(5)反应器材料满足反应物腐蚀要求；

(6)保证原料有较高的转化率，反应有理想的收率；

(7)降低反应过程中副反应发生的水平。

1.2反应器介绍

本设计的主要反应均为由固体催化剂催化的气相反应，常见的气固相反应器

主要有固定床和流化床两大类。

1.2.1固定床反应器

固定床反应器又称填充床反应器，是一种装填有固体催化剂用以实现多相反

应的反应器。固体催化剂通常呈颗粒状，粒径2～15mm，堆积成一定高度（或

厚度）的床层，床层静止不动，流体通过床层进行反应。目前我国的固定床反应

器技术比较成熟，主要用于气固相催化反应，反应器包括氨合成塔、二氧化硫接

触氧化器、烃类蒸汽转化炉等设备。

固定床反应器可分类为三种基本形式：

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轴向绝热式固定床反应器(见图1-1)。流体沿轴向自上而下流经床层，床层

同外界无热交换。

径向绝热式固定床反应器（见图1-2）。流体沿径向流过床层，可采用离心流

动或向心流动，床层同外界无热交换。径向反应器与轴向反应器相比，流体流动

的距离较短，流道截面积较大，流体的压力降较小。但径向反应器的结构较轴向

反应器复杂。以上两种形式都属绝热反应器，适用于反应热效应不大，或反应系

统能承受绝热条件下由反应热效应引起的温度变化的场合。

列管式固定床反应器（见图1-3）。反应器由多根反应管并联构成。管内或管

间置催化剂，载热体流经管间或管内进行加热或冷却