全国化工大赛-恒逸石化杯-扬子石化年产40万吨醋酸乙烯项目4-2反应器设计说明书.doc
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2019年“东华科技-
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
武汉科技大学酯有香如故队
武汉科技大学酯有香如故队
扬子石化年产
扬子石化年产40万吨醋酸乙烯项目
反应器设计
反应器设计
指导老师：雷杨
指导老师：雷杨
团队成员：肖文、李豪、唐欣伟、王维珊、陈宇
目录
TOC\o1-3\h\z\u目录 2
反应器设计 1
1、概述 1
2、设计目标 1
3、反应器介绍 1
4、VAc合成反应器 2
5、设计工艺参数 4
6、设计内容 6
6.1接管尺寸 6
6.1.1进气口接管尺寸 6
6.1.2出气口接管尺寸 6
6.2起始流化速度 6
6.3颗粒的带出速度 7
6.4流化数的计算 8
6.5流化层面积的计算 8
6.5.1最低质量流化速度的计算 8
6.5.2进料蒸汽流化质量速度的计算 9
6.5.3流化层面积 9
6.6流化床床径的确定 9
6.6.1密相段直径的计算 9
6.6.2扩大段直径的计算 9
6.7床层空隙率 10
6.8催化剂装填量的计算 10
6.9床层的压降 10
6.10流化床反应器高度的计算 11
6.10.1静止床层高度 11
6.10.2密相段流化床层高度 11
6.10.3稀相段流化床层高度 11
6.10.4反应段的总高度 11
6.10.5扩大段的高度 12
6.10.6过渡段高度的计算 12
6.10.7锥体部分 12
6.10.8流化床反应器的总高度 12
6.10.9裙座的选取 12
6.11关键部件的确定 13
6.11.1分布板 13
6.11.2内部构件 16
6.11.3气固分离器 17
6.12流化床壁厚 19
6.13椭圆封头 20
6.14筒体水压试验及其强度校核 20
6.15质量载荷计算 21
6.15.1塔壳的质量 21
6.15.2封头及过渡段质量 21
6.15.3塔内构件质量 22
6.16主反应器设计结果 22
7、反应器设备条件图 23
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反应器设计
1、概述
化学反应是反应过程的主体，而反应装置是实现反应的客观环境。化学反应是化工过程的核心，反应器是化工生产流程中的中心环节。因此，反应器的设计往往占有重要的地位。
2、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。
3、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。本节主要介绍流化床反应器。
流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器。在用于气固系统时，又称沸腾床反应器。按流化床的运用状况主要分为以下两类：
（1）一类是有固体物料连续进料和出料的装置，主要用于固相加工过程或催化剂迅速失活的流体相加工过程。例如催化裂化过程，催化剂在几分钟内即显著失活，须用上述装置不断予以分离后进行再生。
（2）另一类是无固体物料连续进料和出料装置，主要用于固体颗粒性状在相当长时间（如半年或一年）内，不发生明显变化的反应过程，如石油催化裂化、酶反应过程等催化反应过程，称为流体相加工过程。常见的流化床如图1-1所示。
图1-1流化床反应器工作示意图
与固定床相比，流化床反应器的特点主要有以下几点：
（1）可以实现固体物料的连续输入和输出；
（2）流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能，床层内部温度均匀，而且易于控制，特别适用于强放热反应。
（3）流化床适合使用细粒子催化剂，易消除内扩散阻力，能充分发挥催化剂的效能。
（4）由于返混严重，可对反应器的效率