内蒙古蒙维科技有限公司年产15万吨VAC项目3-1反应器设计说明书.docVIP

安徽皖维集团内蒙古蒙维科技有限公司年产15万吨VAC生产分厂 反应器设计说明书

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2019年“东华科技-恒逸石化杯”

第十三届全国大学生化工设计竞赛

安徽皖维集团

内蒙古蒙维科技有限公司年产15万吨VAC分厂项目

反应器说明书

硝衣酐食队

傅顺李关敏袁春燕李雅兰秦朝伟

指导老师：许维秀

目录

TOC\o1-3\h\z\u第一章设计概述 3

第二章EDA裂解反应器设计 6

1.反应精馏的意义 6

2.塔类型选型 6

2.1板式塔与填料塔的性能对比 6

2.2塔类型选择原则 7

2.3确定选用填料塔 8

2.3.1填料类型 8

3.模拟结果 11

3.1进出口模拟结果 11

3.2塔填料装填与水力学校核 12

4.内部构件选型与设计 14

5.EDA裂解反应精馏塔结构设计 19

6.1风载荷及地震载荷计算、耐压试验校核 24

6.2SW6计算书 31

12.设备条件图 56

动力学参考文献： 56

第一章设计概述

化学反应器是将反应物通过化学反应转化为产物的装置，是化工生产及相关工业生产的关键设备。由于化学反应种类繁多，机理各异，因此，为了适应不同反应的需要，化学反应器的类型和结构也必然差异很大。反应器的性能优良与否，不仅直接影响化学反应本身，而且影响原料的预处理和产物的分离，因而，反应器设计过程中需要考虑的工艺和工程因素应该是多方面的。

反应器设计的主要任务首先是选择反应器的型式和操作方法，然后根据反应和物料的特点，计算所需的加料速度、操作条件（温度、压力、组成等）及反应器体积，并以此确定反应器主要构件的尺寸，同时还应考虑经济的合理性和环境保护等方面的要求。

在反应器设计时，除了通常说的要符合“合理、先进、安全、经济”的原则，在落实到具体问题时，要考虑到下列的设计要点：

（1）保证物料转化率和反应时间；

（2）满足物料和反应的热传递要求；

（3）注意材质选用和机械加工要求。

反应器按结构大致可分为管式、釜式、塔式、固定床和流化床等。

表1-1反应器简介

型式

适用的反应

优缺点

管式

气相；液相

返混小，所需反应器容积较小，比传热面大；但对慢速反应，管要很长，压降大

釜式

液相；液-液相；液-固相

适用性大，操作弹性大，连续操作时温度、浓度容易控制，产品质量均一，但高转化率时，反应容积大

填料塔

气液反应

结构简单，耐腐蚀，能获得较大的液相转化率。由于气相流动压降小，降低了操作费用，但存在壁流和液体分布不均等问题，其生产能力低于板式塔

板式塔

气液反应

具有相当的持液量，气液相界面传质，传热系数大，但结构复杂，气相流动压降大

固定床

气-固（催化或非催化）相

返混小，高转化率时催化剂用量少，催化剂不易磨损；传热控温不易，催化剂装卸麻烦

流化床

气-固（催化或非催化）相；特别是催化剂失活很快的反应

传热好，温度均匀，易控制，催化剂有效系数大；粒子输送容易，但磨耗大；床内返混大，对高转化率不利，操作条件限制较大

移动床

气-固（催化或非催化）相；

催化剂需要不断再生的反应

传热好，反应连续，返混小，催化剂不断循环再生；控制固体均匀下移比较困难，可能发生“贴壁”和“空腔”现象。

图1-1常见工业反应器形式

此工艺主要涉及的反应器有异丁烯水合反应精馏塔、叔丁醇氧化列管式反应器和氧化酯化滴流床反应器。下面对其核心设备异丁烯水合反应精馏塔和氧化酯化滴流床反应器进行了选型，并对其设计过程进行了详细的说明；对于叔丁醇氧化列管式反应器，不进行具体设计，只将设计条件和计算结果汇成一览表。

第二章EDA裂解反应器设计

1.反应精馏的意义

醋酸乙烯又称醋酸乙烯酯，是一种重要的有机化工中间体，是世界产量最大的种化工原料之一。现用的生产工艺对石油依赖严重,不适合中国国情及长期发展,而醋酸乙烯则以来源广泛的合成气与母厂副产物醋酸甲酯为原料反应制得的双醋酸亚乙酯裂解而来。因此,进行采用催化精馏技术裂解双醋酸亚乙酯,对于提高我国醋酸乙烯生产能力具有重要意义。

2.塔类型选型

2.1板式塔与填料塔的性能对比

依据传质机理,从生产能力,分离效率,塔压降,操作弹性,操作便利性,结构,制造及造价等等方面分析,板式塔与填料塔的性能大致如下：

（1）生产能力板式塔的传质是通过上升的蒸气穿过板上的液池来实现,塔板的开孔率一般占塔截面积的7%~15%,其优化设计要考虑塔板面积与降液管面积的平衡，否则即使开孔率加大也不会使生产能力提高。而填料塔的传质是通过上升的蒸气和靠重力沿填料表面下降的液体逆流接触实现,填料塔内件的开孔率通常在30%以上,而填料层的空隙率则超过80