14 万吨每年醋酸乙烯脂（VAc）项目3-2反应器设计说明书.docVIP

武汉科技大学三弓路947号

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目录

TOC\o1-3\h\z\u第一章概述 -3-

1.1化学反应器的分类 -3-

1.1.1. 固定床反应器 -3-

1.1.1浆态床反应器 -6-

1.2化学反应器设计的基本内容 -7-

1.2.1反应器设计的基本内容 -7-

1.2.2反应器设计基本方程 -7-

1.3本项目设计概述 -9-

第二章醋酸乙烯（VAc）合成反应器 -10-

2.1反应器型式选择 -10-

2.2反应原理 -11-

2.2.1. 反应机理及反应式 -11-

2.2.2. 催化剂 -13-

2.2.3. 反应器模型建立 -13-

2.2.4. 反应条件 -15-

2.3反应体积计算 -15-

2.4反应器尺寸设计 -16-

2.4.1. 反应器列管长度和数目计算 -16-

2.4.2. 催化剂床层压力降核算 -17-

2.4.3. 反应器内径和长度设计 -19-

2.5反应器热量衡算 -22-

2.5.1. 取热介质选择及用量 -23-

2.5.2. 换热面积校核 -24-

2.6反应器机械设计 -26-

2.6.1. 反应器封头设计 -26-

2.6.2. 反应器气体分布器设计 -26-

2.6.3. 反应器支座设计 -28-

2.6.4. 反应器接管法兰设计 -28-

2.6.5. 催化剂支托结构设计 -29-

2.6.6. 反应器拉杆设计 -30-

2.6.7. 反应器连接结构设计 -30-

2.7反应器参数汇总 -31-

2.8反应器机械强度校核 -32-

概述

任何化工过程的生产，从原料到产品的过程都可以概括为下列三个组成部分：原料的预处理、化学反应和产品的分离。原料的预处理是按照化学反应的要求，将原料进行处理，例如，提纯原料，除去对反应有害的杂质；加热原料使其达到化学反应要求的温度；如原料为固体，将其进行破碎，以利于反应等等。这些预处理操作都属于物理过程。反应产物的分离，主要也是物理过程。而化学反应则是一种或几种物质转化为所需物质的化学过程。所以，化学反应这一步是整个生产过程的核心，是起主导作用的一步。化学反应器则是生产过程的核心设备。

化学反应器的分类

工业生产中使用的反应器型式多种多样，分类方法也有很多种，例如，可以按照物料聚集态分，可以按反应器结构分，可以按热交换情况分，还可以按反应器内的温度分布、操作方式等分类。其中，最常用的是按照相态进行分类。工业生产中应用广泛的几种反应器型式如图1-1所示。

固定床反应器

固定床反应器又称填充床反应器，是装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。固体物通常呈颗粒状，粒径2～15mm左右，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。它与流化床反应器及移动床反应器的区别在于固体颗粒处于静止状态。固定床反应器主要用于实现气固相催化反应，如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器、烃类蒸汽转化炉等。用于气固相或液固相非催化反应时，床层则填装固体反应物。涓流床反应器也可归属于固定床反应器，气、液相并流向下通过床层，呈气液固相接触。

固定床反应器有三种基本形式：

①轴向绝热式固定床反应器。流体沿轴向自上而下流经床层，床层同外界无热交换。

②径向绝热式固定床反应器。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。

图1-1工业常用反应器型式

③列管式固定床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，管径通常在25～50mm之间，管数可多达上万根。列管式固定床反应器适用于反应热效应较大的反应。

此外，尚有由上述基本形式串联组合而成的反应器，称为多级固定床反应器。例如：当反应热效应大或需分段控制温度时，可将多个绝热反应器串联成多级绝热式固定床反应器，反应器之间设换热器或补充物料以调节温度，以便在接近于最佳温度条件下操作。

轴向绝热式径向绝热式列管式多级绝热式

图1-2固定床反应器型