全国化工大赛-陕鼓杯-镇海炼化5.2万吨每年甲基丙烯酸甲酯生产项目3-2反应器设计说明书.docx

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目录

TOC\h\z\t大标题小二,1,1.1,2,1.1.1,3第一章列管式固定床反应器 4

1.1设计目标 4

1.2反应器介绍 4

1.2.1固定床反应器 5

1.3反应器选型 6

1.4反应催化剂 7

1.5反应机理 7

1.6反应动力学方程 8

1.7反应条件的选择 9

1.7.1温度 9

1.7.2压力及进料组成 10

1.8反应器模拟数据 10

1.9催化剂床层体积 11

1.10列管设计 12

1.10.1列管数目及排列 12

1.11反应器设计 12

1.11.1换热面积核算 14

1.12设备尺寸 14

1.12.1筒体 14

1.12.2封头 15

1.12.3反应器总高度 15

1.12.4人孔 16

1.12.5接管 16

1.12.6公用工程进出口 16

1.13操作方式设计 17

1.14冷的选取 18

1.14.1温差流量控制 18

1.14.2反应热利用 19

1.15气体分布器 19

1.16压降核算 20

1.17裙座设计 21

1.18反应器机械强度校核 21

第二章浆态床环流反应器 31

2.1反应器介绍 31

2.2工艺条件的选择 32

2.2.1醇醛比 32

2.2.2反应液PH 32

2.2.3催化剂用量 33

2.2.4反应温度 33

2.2.5反应压力 34

2.3物料衡算 34

2.4反应器尺寸设计 37

2.4.1反应器体积 37

2.4.2外筒直径 38

2.4.3内筒直径 38

2.4.4气泡脱除区直径 38

2.4.5变径段高度 39

2.4.6气液分离区筒体高度 39

2.4.7下部筒体高度 39

2.4.8封头设计 40

2.4.9筒体总高度 40

2.4.10筒体厚度 41

2.5反应器持液量及气液相停留时间 41

2.5.1反应塔段的持液量 41

2.5.2反应器气液相停留时间 41

2.6内部构件设计 41

2.6.1丝网除沫器 41

2.6.2下降管直管段高度 42

2.6.3过滤组件设计 43

2.6.4锥形挡板设计 44

2.6.5气体分布器 45

2.7工艺接管的设计 45

2.8盘管换热 46

2.8.1冷却水的流量 46

2.8.2冷却水一侧传热系数 46

2.8.3反应物料一侧传热系数 47

2.8.4传热验算 47

2.9反应器机械强度校核 48

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第一章列管式固定床反应器

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。

1.1设计目标

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目标：

(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