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宁夏能化年产10万吨醋酸乙烯酯项目3-2反应器设计说明书.docx

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宁夏能化年产十万吨醋酸乙烯酯项目-反应器设计说明书

2019“东华科技-恒逸石化杯”第十三届全国大学生设计竞赛

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2019“东华科技-恒逸石化杯”第十三届全国大学生设计竞赛

中国石化长城能源化工有限公司SINOPECGREATWALLENERGGYANDCHEMICALCO.LRD2019

中国石化长城能源化工有限公司

SINOPECGREATWALLENERGGYANDCHEMICALCO.LRD

2019“东华科技—恒逸石化杯”

第十三届全国大学生化工设计竞赛

指导老师:白净

团队成员:张志普张萌胧申晓影马武举李文磊

宁夏能化年产10万吨醋酸乙烯酯项目

反应器设计说明书郑州大学众酯成城团队

反应器设计说明书

郑州大学众酯成城团队

目录TOC\o1-3\h\z\u

第一章概述 1

第二章主要反应机理及动力学 2

2.1反应机理 2

2.2动力学方程 3

第三章催化剂特征、失活及再生方法 5

3.1催化剂特性 5

3.2催化剂失活 5

3.2.1催化剂结焦 5

3.2.2催化剂烧结 7

3.2.3催化剂化学形态及化学组成变化 7

3.2.4催化剂活性 7

3.2.5永久性失活 8

3.3催化剂的再生方法 8

3.3.1干空气吹扫 8

3.3.2高温还原法 8

3.4催化剂分离 8

3.5新型催化剂回收系统 9

第四章反应器设计思路说明 11

4.1反应器类型选择 11

4.1.1反应器概述 11

4.1.2本厂反应器选择 11

4.2工艺条件的选择 12

4.2.1反应温度 13

4.2.2反应压力 13

4.3反应器设计条件 13

4.3.1工艺参数 13

4.3.2催化剂用量计算 14

4.3.3反应器列管数 14

4.3.4床层压降计算 15

4.3.5传热面积核算 16

第五章反应器接管设计 18

5.1原料气进料口 18

5.2催化剂固体进料口 18

5.3气体出料口 18

5.4人孔 18

第六章控制系统 19

第七章强度校核 21

7.1材料的选择 21

7.2筒体壁厚计算 21

7.3封头的设计 21

7.4反应器强度校核 21

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第一章概述

化学反应器是将反应物通过化学反应转化为产物的催化剂装置,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,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效果,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式,然后根据反应和物料的特点,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:

保证物料转化率和反应时间;

满足物料和反应的热传递要求;

注意材质选用和机械加工要求。

反应器的设计主要内容包括:

反应器选型;

确定合适的工艺条件;

确定实现这些工艺条件所需的技术措施;

确定反应器的结构尺寸;

确定必要的控制手段。

本项目主要涉及到的反应器有醋酸乙烯合成反应器,下面对其核心设备甲基丙烯醛合成反应器进行结构选型设计,并根据该反应的反应(动力学、热力学)和物料、催化剂等方面的特点,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,同时还应该考虑经济的合理性和环境保护等方面的要求。

第二章主要反应机理及动力学

该反应器主要针对的是乙炔醋酸合成醋酸乙烯,具体反应方程式如下:

C2H2+CH3COOH→CH3COOCH=CH2

2.1反应机理

以乙炔在催化剂表面上的吸附为控制步骤的机理

大多数的研究者都认为该合成反应是以乙炔在催化剂表面上的吸附为控制步骤的,其中翡谷曾系统地研究了该反应的动力学,分别应用静态法和动态法对该反应的动力学进行了制定,得出该反应的动力学方程式为

r=kpA

此外尚有一些研究皆采用不同的试验方法亦得出与满谷相同的反应机理,例如,苏联的H.B.B1acu1bea采用循环法测定了该反应的动力学,提出了如下的反应机理

A+S→AS(i)

B+S→BS

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