全国化工大赛-恒逸石化杯-上海赛科石化年产19.5万吨醋酸乙烯酯项目4-3反应器设计说明书.docxVIP

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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

上海赛科化工分公司

年产19.5万吨醋酸乙烯酯项目

反应器设计说明书

烯途行者团队

贺子文罗云波付雨王嘉璐孙文涓

指导老师：程新华谭海燕邵宇

目录

第一章TOC\o1-3\h\z\u设计概述 4

第二章乙烯氧乙酰化合成反应器（R0101） 5

2.1反应器选型 5

2.1.1反应器类型 5

2.1.2反应器类型确定 9

2.1.3换热方式 9

2.2催化剂 9

2.2.1催化剂制备方法 9

2.3反应动力学分析 10

2.3.1反应方程式 10

2.3.2反应机理 11

2.3.3反应动力学方程 13

2.3.4反应过程中的热力学分析 13

2.4工艺条件的选择 13

2.4.1反应温度 14

2.4.2反应压力 14

2.4.3原料配比 14

2.4.3空速 16

2.5设计选材 17

2.6模型建立 17

2.6.1模型方程的假设 17

2.6.2状态方程 18

2.6反应物料衡算 18

2.6.1进口物料组成 18

2.6.2出口物料组成 19

2.7工艺设计及计算 19

2.7.1催化剂床层计算 19

2.7.2反应器截面积与列管数 20

2.7.3反应器内径及长度设计 20

2.8反应器机械设计 23

2.8.1反应器筒体设计 23

2.8.2反应器封头设计 24

2.8.3反应器折流挡板设计 25

2.8.4反应器拉杆及定距杆设计 26

2.8.5管板设计 26

2.8.6反应器支座设计 27

2.8.7反应器物料管程接管设计 27

2.8.8反应器总高度 27

2.8.9反应器参数汇总 27

2.9设备条件图 29

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。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。

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：

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；

第二章乙烯氧乙酰化合成反应器（R0101）

2.1反应器选型

2.1.1反应器类型

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：

（1）轴向绝热式固定床反应器(如下图2-1)。流体沿轴向自上而下流经床层，床层同外界无热交换。

（2）径向绝热式固定床反应器（如下图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。

（3）管式固定床反应器（如下图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