年产25万吨醋酸乙烯酯项目附录5Leap流化床反应器设计说明书.docVIP

年产25万吨醋酸乙烯酯项目反应器设计说明书

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——三峡大学系统警告团队——

反应器设计说明书

反应器设计说明书

目录

TOC\o1-3\h\z\u第一章设计概述 4

第二章Leap流化床反应器的设计 5

2.1反应器选型 5

2.1.1反应器类型 5

2.1.2传热特点 10

2.2催化剂的选择 10

2.3反应动力学分析 11

2.3.1反应方程式 11

2.4反应机理分析 11

2.5反应物性数据分析 13

2.5.1反应器进出口物料的介质名称及组成 13

2.5.2黏度 13

2.6反应条件的选择 14

2.6.1.反应温度的选择 14

2.6.2压力 14

2.7反应器数学模型的建立 14

2.7.1模型描述 14

2.7.2晕相流动模型方程 15

2.7.3质平衡方程 16

2.8反应器尺寸的设计 17

2.8.1流化床主体尺寸的设计 17

2.8.2流化床内部构件的设计 22

2.8.3反应器内部流场分析 31

2.8.4接管设计 33

2.8.5人孔 34

2.9机械强度的计算与校核 34

2.9.1设计条件 34

2.9.2材料的选择 37

2.9.3筒体厚度计算 37

2.9.4封头的设计 39

2.9.5SolidWorks流化床三维模型设计 40

2.9.6机械强度校核 42

2.10使用软件列表 48

第一章设计概述

反应器是化工生产过程中一系列设备中的核心设备。化工技术过程开发的成功与否很大程度上取决于反应器内流体的温度、浓度、停留时间及温度分布、停留时间分布的控制水平和控制能力。化工生产的工艺过程决定了反应器的结构型式，反应器的结构型式对工艺过程又有一个促进和完善的作用，同时反应器的结构型式在某种程度上也决定着产品的质量和性能。因此，化学反应器的选型、设计计算和选择最优化的操作条件是化工生产中极为重要的课题。

本项目为高纯度醋酸乙烯酯生产项目。主要采用的工艺为Leap气相乙烯法制醋酸乙烯酯。该工艺包括原料预处理及合成、气液分离及醋酸循环、气体分离、醋酸乙烯酯的精制三个阶段。该工艺清洁高效，因其气相残留物中的醋酸乙烯酯、乙醛、烷烃等经火炬焚烧出来的都为符合排放标准的微量二氧化碳。同时能收集大量的副产物二氧化碳，生产高纯度的醋酸乙烯产品和食品级二氧化碳。

此工艺主要涉及到的反应器为Leap乙烯气相法流化床醋酸乙烯反应器。

下面对其核心设备醋酸乙烯酯流化床反应器进行了结构选型，并对反应器的制造工艺进行了详细的说明，最终确定的反应器设备在满足结构合理性的基础上，实现了温度分布、浓度分布及反应时间等化工工艺参数的控制要求，使得产品质量和性能得以保证，确定了反应器的体积以及大致结构。

第二章Leap流化床反应器的设计

2.1反应器选型

2.1.1反应器类型

对于有气固相物料参与的反应，在醋酸乙烯生产相关工艺中运用最广泛的有固定床、流化床反应器和流动床反应器。

2.1.1.1固定床反应器

固定床反应器又称填充床反应器，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。

固定床反应器可分类为三种基本形式：

（一）轴向绝热式固定床反应器(见图2-1)

流体沿轴向自上而下流经床层，床层同外界无热交换。

（二）径向绝热式固定床反应器（见图2-2）

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。

（三）管式固定床反应器（见图2-3）

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，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