年产15万吨醋酸乙烯酯副产29万吨醋酸项目3-2反应器设计说明书.docx

年产15万吨醋酸乙烯酯和29万吨醋酸反应器设计说明书

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目录

TOC\o1-4\h\z\u第一章醋酸乙烯酯合成反应器说明 2

1.1反应器设计目标 2

2.1VAc反应器（R0201）设计 2

2.1.1催化剂研究进展 2

2.1.2醋酸乙烯合成动力学说明 5

2.1.3反应条件选择 8

2.1.4反应器选型 9

2.1.5反应物流参数 10

2.1.6反应器结构设计 10

2.1.7换热任务核算 13

2.1.8反应器构件计算 14

2.1.9反应器压降校核 18

2.1.10反应器设计小结 18

2.1.11R0201工艺条件图 20

2.1.12反应器sw6校核 21

第一章醋酸乙烯酯合成反应器说明

1.1反应器设计目标

反应器是工程设计中典型的非标设备，是整个项目的核心内容，故反应器的准确设计在工程设计中起着重要的作用，本次设计主要参考《化工工艺设计手册》、《压力容器手册》、《过程设备设计与选型基础》、《化工原理》等相关资料，对反应器进行了筒体壁厚、封头壁厚、管板厚度、法兰复核、内构件设计、管口设计以及强度校核，并且列出了反应器的设计压力、设计温度、设备直径及计算长度。

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。

2.1VAc反应器（R0201）设计

2.1.1催化剂研究进展

乙烯气相法合成醋酸乙烯工艺自1968年实现工业化以来，已迅速发展成为生产醋酸乙烯的首选工艺。对于乙烯气相法合成醋酸乙烯催化剂的研究，目前国内外均十分话跃，且着重于从载体、制备方法和催化剂活性组份等方面进行。

乙烯气相法合成醋酸乙烯催化剂是以载体浸渍活性组份而制得。载体的强度、几何构型、表面积和孔隙率等性质对催化剂的活性和寿命有很大影响。因此，催化剂载体的作用十分重要。乙烯气相法合成醋乙烯催化剂的载体大多采用球形SiO2,也有采用A1203或SiO2和A120,按一定比例配成的。

在催化剂载体改进方面的报道有，在载体上添加IA、IIA、IIIA或IVB元素，使催化剂具有较高活性和选择性，又具有良好的机械强度。改善比表面和孔体积，提高催化剂活性和选择性等。日前催化剂载体研究更多的关注F对载体形状进行优化改进。催化剂颗粒的异形化是近年发展起来的新技术，主要目的是提高催化剂颗粒的有效因子，降低了催化固定床反应器中的压力降，也极大地提高了单位床层的外表面积。对于乙烯法合成醋酸乙烯反应来说，催化剂异形化不但可以提高反应活性与选择性，改善传质与传热状况，而且可以使催化剂床层压力降降低，具有很好的工业应用前景。Wunder等人研究用两端圆屋顶拱起的圆柱形载体制备催化剂在140℃，8Bar,反应气C2H4:N2:H0Ac:02=55:27:12:6条件下，催化剂空时得率为640g/1.hr,选择性为94%。而当圆柱体两端为平面时，其空时得率为542g/l.hr,选择性为93%。Matsumoto等人研究了用空心圆柱体为载体的催化剂，发现这种催化剂具有较高的活性和较低的床层压降，其床层压降为0.20kg/cm,而相同条件下球形催化剂的床层压降为0.26kg/cm2.Hoechst公司在美国专利中披露了用于本系列的蜂窝状异形化催化剂，采用了一种蜂窝状基质，该基质为陶瓷材料，含有少量金属组分，孔容低于0.4ml/g,在该基质表面负载一层氧化硅，重量为整个载体的15～50%，负载的活性组分主要分布在表面的Si层上。蜂窝状以其特殊的形状大大提高了催化剂的表面积，从而使催化剂获得较高的活性，同时大大降低了床层压降。

国内上海石化、上海石化院和浙江大学对本系列催化剂的异形化进行了较多的研究。赵振兴等提出将球形催化剂开孔做成“三叶草”形结构，既能获得较好的活性分布，又保证颗粒的机械强度。杨运信等提供了一种蛋壳型乙烯氧乙酰化合成醋酸乙烯催化剂，载体为Si02,或者Si02与Al2O3的混合物，形状为棒状，截面呈叶轮状，叶轮中心有一圆孔，叶为半圆状，叶数目为3～7个。颗粒长度3～6mm,中心圆孔直径为1.0～2.5m,叶轮外圆直径为3.5～8.Om。另外杨运信等还提出，选用半径为2～4mm的球状颗粒，球体表面沿径向开有3～8条截面拱形的沟槽，沟槽自球体中部向中心轴两端延伸并连渐伸出球表面，垂直于中心轴的球体中部截面上,相切于各沟槽底部的圆半径r与球半径R的比为r/R=0.3