化學(xué)反應(yīng)工程課程設(shè)計(jì)--甲醛生產(chǎn)用固定床反應(yīng)器設(shè)計(jì)

1、<p>　　化學(xué)反應(yīng)工程課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　化學(xué)與化工學(xué)院</b></p><p><b>　　二〇一三年六月</b></p><p>　題 目2.88×104t/y甲醛生產(chǎn)用固定床反應(yīng)器設(shè)計(jì)</p><p>　專 業(yè)應(yīng)用化學(xué)</p>

2、<p>　學(xué)生姓名</p><p>　學(xué) 號(hào)年級(jí)級(jí)</p><p>　指導(dǎo)教師職稱博士后/副教授</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　5.0×104t/y甲醛生產(chǎn)用固定床反應(yīng)器設(shè)計(jì)1</p><p>　　Fixed-bed Reactor D

3、esign of 5.0×104t/y Formaldehyde1</p><p><b>　　1. 概述2</b></p><p>　　1.1 銀法制甲醛生產(chǎn)工藝2</p><p>　　1.2 鐵鉬催化氧化法2</p><p>　　2. 原料、輔助原料、產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格4</p>&

4、lt;p>　　2.1 銀法和鐵鉬法生產(chǎn)甲醛的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)4</p><p>　　2.2 原輔料規(guī)格及消耗配比4</p><p>　　2.3 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)5</p><p>　　3. 反應(yīng)工段工藝簡(jiǎn)介6</p><p>　　4. 反應(yīng)工段工藝計(jì)算7</p><p>　　4.1 催化反應(yīng)過(guò)程的物料衡算7&

5、lt;/p><p>　　4.1.1 計(jì)算用原始數(shù)據(jù)7</p><p>　　4.1.2 化學(xué)反應(yīng)7</p><p>　　4.2 合成甲醛過(guò)程的熱量衡算9</p><p>　　4.2.1 各物質(zhì)比熱容的計(jì)算9</p><p>　　4.2.2 各物質(zhì)焓值的計(jì)算10</p><p>　　5．反應(yīng)器

6、工藝尺寸計(jì)算12</p><p>　　5.1 反應(yīng)器型式的確定12</p><p>　　5.2 合成甲醛反應(yīng)器幾何尺寸的確定12</p><p>　　5.2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)12</p><p>　　5.2.3 列管根數(shù)的確定15</p><p>　　5.2.4 列管式固定床反應(yīng)器殼體內(nèi)徑的確定15</p

7、><p>　　6. 設(shè)計(jì)體會(huì)18</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)19</b></p><p>　　2.88×104t/y甲醛生產(chǎn)用固定床反應(yīng)器設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要：本文選用鐵鉬法，以甲醇、空氣和水蒸氣為原料，經(jīng)預(yù)熱、反應(yīng)、換熱后得甲醛產(chǎn)品。設(shè)計(jì)規(guī)模為28800噸/年的工業(yè)級(jí)甲醛。根據(jù)反應(yīng)特征，

8、采用等溫固定床列管式反應(yīng)器，通過(guò)物料衡算，確定了反應(yīng)器的工藝參數(shù)、類型及特征尺寸，容器內(nèi)徑1200 mm、列管根數(shù)為1008根、三角形排列、管長(zhǎng)6000mm。</p><p>　　關(guān)鍵詞：甲醛；甲醇；設(shè)計(jì)；固定床反應(yīng)器（根據(jù)自己的設(shè)計(jì)選用的路線確定關(guān)鍵詞）</p><p>　　Fixed-bed Reactor Design of 2.88×104t/y Formaldehyde

9、</p><p>　　Abstract: Industrial grade formaldehyde of 28800 ton per year was designed via iron molybdenum process, methanol, air, and water vapor as raw material by preheating, the reaction, and heat transfer

10、. According to the reaction characteristics, isothermal packed-bed reactor tube was chose, and at same time according to material balance, process parameters, type and feature size determine. The reactor diameter is 1, 2

11、00 mm, the number of tubes is 1008, equilateral triangle arranged and the length of</p><p>　　Key words: Formaldehyde; Methanol; Design; Fixed-bed reactor</p><p><b>　　1. 概述</b></p&

12、gt;<p>　　甲醛是最簡(jiǎn)單的醛，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為HCHO，通常把它歸為飽和一元醛，但它又相當(dāng)于二元醛。甲醛是一種無(wú)色、具有刺激性且易溶于水的氣體。易溶于水、醇和醚。甲醛在常溫下是氣態(tài)，通常以水溶液形式出現(xiàn)。它有凝固蛋白質(zhì)的作用，其35%～40%的水溶液通稱為福爾馬林，常作為浸漬標(biāo)本的溶液。甲醛是一種重要的有機(jī)原料，為較高毒性的物質(zhì)，在我國(guó)有毒化學(xué)品優(yōu)先控制名單上甲醛高居第二位。</p><p>　　甲

13、醛屬用途廣泛、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、原料供應(yīng)充足的大眾化工產(chǎn)品，是甲醇下游產(chǎn)品種中的主干。甲醛除可直接用作消毒、殺菌、防腐劑外，合成樹脂、表面活性劑、塑料、橡膠、皮革、造紙、染料、制藥、農(nóng)藥、照相膠片、炸藥、建筑材料以及消毒、熏蒸和防腐過(guò)程中均要用到甲醛。人造板工業(yè)發(fā)達(dá)，對(duì)甲醛的需求量甚大。甲醛的用途非常廣泛，可以說(shuō)甲醛是化學(xué)工業(yè)中的多面手。</p><p>　　甲醛的生產(chǎn)方法有多種，目前工藝比較成熟的有甲醇空氣氧化法(

14、其中包括甲醇過(guò)量法和空氣過(guò)量法) 、甲縮醛氧化法。其中利用甲醇空氣氧化法生產(chǎn)甲醛主要有兩類不同的工藝[1]，其一是采用銀催化劑的“甲醇過(guò)量法”，也稱“銀催化法”（簡(jiǎn)稱“銀法”）；其二是采用鐵鉬氧化物催化劑的“空氣過(guò)量法”，也稱“鐵鉬催化法”（簡(jiǎn)稱“鐵鉬法”）。</p><p>　　1.1 銀法制甲醛生產(chǎn)工藝</p><p>　　銀法制甲醛是早期生產(chǎn)甲醛的主要方法，是在過(guò)量甲醇(甲醇蒸汽濃度

15、控制在爆炸區(qū)上限，37％以上)條件下，甲醇汽、空氣和水汽混合物在金屬型催化劑上進(jìn)行脫氫-氧化反應(yīng)，通常采用Ag催化劑，故稱為“Ag該方法是用銀作催化劑（最好使用電解銀催化劑，甲醛的收率可達(dá)87%），甲醇與空氣的混合物為原料，在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行催化氧化反應(yīng)生成甲醛，反應(yīng)溫度在550～700℃之間。甲醇、空氣在蒸發(fā)器汽化后再加入一定量的水蒸汽形成三元混合氣，經(jīng)過(guò)過(guò)熱和過(guò)濾后在電解銀催化劑作用下生成甲醛。甲醛反應(yīng)氣經(jīng)過(guò)急冷段和冷卻段，回收部

16、分熱量后用脫鹽水吸收，得到37%～40%的甲醛產(chǎn)品。</p><p>　　1.2 鐵鉬催化氧化法</p><p>　　我國(guó)采用鐵鉬法生產(chǎn)甲醛，雖在60年代已經(jīng)開始使用，但技術(shù)進(jìn)展緩慢，由于催化劑性能和工藝控制問(wèn)題，生產(chǎn)水平較低，直到90年代引進(jìn)國(guó)外成套設(shè)備技術(shù)后，才改變了我國(guó)“鐵鉬法”甲醛生產(chǎn)水平不如“銀法”的狀況。 </p><p>　　鐵鉬氧化物催化劑屬甲醇單純

17、氧化制甲醛工藝，在空氣過(guò)量的情況下進(jìn)行，以體積計(jì)為94%左右，甲醛幾乎全部被氧化，其觸媒是一種鐵和鉬氧化物的混合物，以片狀、球型或者顆粒形式裝入管式氧化器列管中，開車時(shí)由管間的導(dǎo)熱油循環(huán)加熱到260℃，氧化反應(yīng)發(fā)生后由導(dǎo)熱油拆熱;裝置運(yùn)行相當(dāng)穩(wěn)定，性能重現(xiàn)性非常好，抗氧化性優(yōu)良，能在較低的溫度下(300～380℃)進(jìn)行反應(yīng)，從而減少副反應(yīng)的產(chǎn)生，具有較高的選擇性，可不通過(guò)精餾直接獲得低醇的55%左右的高濃度甲醛，由于催化劑裝填在列管內(nèi)，

18、能夠很好地把握床層的均勻度，不會(huì)出現(xiàn)裂縫、翻身等現(xiàn)象，固催化劑的壽命長(zhǎng)達(dá)一年以上。</p><p>　　2. 原料、輔助原料、產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格</p><p>　　2.1 銀法和鐵鉬法生產(chǎn)甲醛的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)</p><p>　　表1 銀法和鐵鉬法生產(chǎn)甲醛的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比</p><p>　　綜上可知，我組選擇鐵鉬催化法生產(chǎn)甲醛。</

19、p><p>　　2.2 原輔料規(guī)格及消耗配比</p><p>　　表2 原輔料規(guī)格及消耗配比</p><p>　　2.3 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　表3 鐵鉬法生產(chǎn)甲醛的產(chǎn)品組成</p><p>　　3. 反應(yīng)工段工藝簡(jiǎn)介</p><p>　　本設(shè)計(jì)所采用的生產(chǎn)工藝流程[3]如下：將含量約為

20、8.4％的甲醇在甲醇預(yù)熱器中預(yù)熱到沸點(diǎn)，然后再通過(guò)蒸發(fā)器在其沸點(diǎn)下將甲醇從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，然后和經(jīng)空氣預(yù)熱氣預(yù)熱的空氣混合，其中空氣中所含氧氣的含量約為10％，再經(jīng)過(guò)一個(gè)預(yù)熱器將混合氣體升溫到，進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，最終獲得純度為37%的產(chǎn)品甲醛。其工藝流程圖如圖1所示。</p><p>　　圖1 反應(yīng)工段工藝流程圖</p><p>　　4. 反應(yīng)工段工藝計(jì)算</p><p

21、>　　本工藝[4]是在壓力為1個(gè)大氣壓，溫度為350 ℃下，在鐵鉬催化劑上進(jìn)行的等溫氣固相催化反應(yīng)。</p><p>　　4.1 催化反應(yīng)過(guò)程的物料衡算</p><p>　　4.1.1 計(jì)算用原始數(shù)據(jù)</p><p>　　此處所選的原始數(shù)據(jù)均為年產(chǎn)5萬(wàn)噸甲醛的中間試驗(yàn)數(shù)據(jù)。進(jìn)入反應(yīng)器時(shí)，甲醇含量約為8.4%，氧氣含量約為10%（體積分?jǐn)?shù)），進(jìn)料空氣和甲醇的摩爾

22、比為3.6。 </p><p>　　表4 原料氣的組成(摩爾比%)</p><p>　　4.1.2 化學(xué)反應(yīng)</p><p><b>　　主反應(yīng)[5]： </b></p><p><b>　　平行反應(yīng)：</b></p><p>　　表5 反應(yīng)中涉及到的物質(zhì)

23、的相對(duì)分子質(zhì)量</p><p>　　4.1.3 物料衡算過(guò)程</p><p>　　催化合成甲醛過(guò)程是一個(gè)連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)，在定態(tài)下，其物料衡算基本公式：</p><p><b>　　。</b></p><p>　　本工藝計(jì)算[6]以生產(chǎn)5萬(wàn)噸甲醛，按300天計(jì)，工業(yè)級(jí)別的甲醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%。</p><

24、p>　　則每小時(shí)生產(chǎn)工業(yè)級(jí)別的甲醛的量為</p><p><b>　　其物質(zhì)的量為</b></p><p><b>　　，并以其為基準(zhǔn)。</b></p><p>　　4.1.4.1 反應(yīng)器進(jìn)口物料的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)表3，表5中各組分的數(shù)據(jù)計(jì)算可得：</p><

25、p>　　純甲醇的物質(zhì)的量：</p><p><b>　　空氣的物質(zhì)的量： </b></p><p><b>　　氧氣的物質(zhì)的量：</b></p><p><b>　　氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量：</b></p><p>　　水蒸氣的物質(zhì)的量： </p><p&g

26、t;　　表6原料氣的組成及含量 </p><p>　　4.1.4.2 反應(yīng)器出口物料的計(jì)算</p><p>　　未反應(yīng)的甲醇的物質(zhì)的量[7]： </p><p>　　生成甲醛的物質(zhì)的量： </p><p><b>　　水蒸氣的物質(zhì)的量：</b></p><p>　　未反應(yīng)的

27、氧氣的物質(zhì)的量：</p><p>　　氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量： </p><p>　　二氧化碳的物質(zhì)的量：</p><p>　　一氧化碳的物質(zhì)的量：</p><p>　　甲烷的物質(zhì)的量： </p><p>　　氫氣的物質(zhì)的量： </p><p>　　甲酸的物質(zhì)的量： </p

28、><p>　　表7 反應(yīng)器出口主要?dú)怏w的組成及含量</p><p>　　4.2 合成甲醛過(guò)程的熱量衡算</p><p>　　熱量衡算[8]過(guò)程以，常壓下的氣體為計(jì)算基準(zhǔn)。反應(yīng)氣體于，常壓下進(jìn)入反應(yīng)器，在催化劑作用下進(jìn)行恒溫反應(yīng)。反應(yīng)器出口氣體以，離開反應(yīng)器?？偟臒崃亢馑闶綖椋?。</p><p>　　4.2.1 各物質(zhì)比熱容的計(jì)算 </p&

29、gt;<p>　　每個(gè)組分的熱容與溫度的函數(shù)式，即Cp=a+bT+cT2。</p><p>　　表8 各物質(zhì)平均溫度為的物性</p><p>　　Cp（）=28.17+6.297×10-3T－0.7494×10-6T2</p><p>　　Cp（）=27.32+6.226×10-3T－0.9502×10-6T2&

30、lt;/p><p>　　Cp（）=29.16+14.49×10-3T－2.022×10-6T2</p><p>　　Cp（）=18.40+101.56×10-3T－28.68×10-6T2</p><p>　　把T=335+273.15=608.15K帶入上述公式得：</p><p>　　Cp（）=28.1

31、7+6.297×10-3×(608.15) －0.7494×10-6 (573.15)2 </p><p><b>　　=31.72 ，</b></p><p>　　同理可計(jì)算其他物質(zhì)的比熱容[9]，其結(jié)果如下表：</p><p>　　表9 各物質(zhì)在平均溫度為的</p>

32、<p>　　4.2.2 各物質(zhì)焓值的計(jì)算</p><p>　　計(jì)算焓時(shí)的參考態(tài)：350℃，101.325Kpa，各物質(zhì)均為氣態(tài)，故反應(yīng)器出口各物質(zhì)的焓為零。</p><p><b>　　又甲醇的消耗量為：</b></p><p><b>　　由得，</b></p><p>　　即為了維持

33、反應(yīng)器內(nèi)溫度為350℃，應(yīng)每小時(shí)從反應(yīng)器移走的熱量。</p><p>　　4.3 導(dǎo)熱油用量的確定</p><p>　　列管式固定床反應(yīng)器的殼程走導(dǎo)熱油，移走反應(yīng)放出的熱量，使導(dǎo)熱油從200 ℃升溫到320 ℃。</p><p>　　表10 導(dǎo)熱油的物性數(shù)據(jù)</p><p><b>　　由得，</b></p>

34、;<p><b>　　導(dǎo)熱油用量 </b></p><p>　　5．反應(yīng)器工藝尺寸計(jì)算</p><p>　　5.1 反應(yīng)器型式的確定</p><p>　　選擇并確定工業(yè)反應(yīng)器的型式和結(jié)構(gòu)，一要掌握工業(yè)反應(yīng)器的要求，根據(jù)反應(yīng)工程的理論，對(duì)反應(yīng)過(guò)程作出合理的反應(yīng)器類型選擇。二要熟悉和掌握各種反應(yīng)器的類型及其基本傳遞特征。</p

35、><p>　　固定床反應(yīng)器是用來(lái)進(jìn)行氣—固催化反應(yīng)的典型設(shè)備，按操作及床層溫度分布的不同可分為絕熱式、等溫式和非絕熱非等溫三種類型。常用的固定床反應(yīng)器下部設(shè)有多孔板，板上放置固體催化劑顆粒。氣體自反應(yīng)器頂部通入，流經(jīng)催化劑床層反應(yīng)后自反應(yīng)器底部引出。催化劑顆粒保持靜止?fàn)顟B(tài)故稱固定床反應(yīng)器。當(dāng)用于反應(yīng)器熱效應(yīng)較小的場(chǎng)合時(shí)，反應(yīng)器傳熱問(wèn)題易于解決，其反應(yīng)器直徑較大，設(shè)備為簡(jiǎn)單的筒體式。</p><p&

36、gt;　　合成甲醛的反應(yīng)器有很多類型，但是由于合成甲醛的反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱效應(yīng)大，為使反應(yīng)始終處于較高的速度進(jìn)行，必須及時(shí)移走反應(yīng)熱量，因此，按照不同的移熱方法，反應(yīng)器可分為等溫固定床列管式和絕熱冷激型多段式兩大類。由于等溫固定床列管式反應(yīng)器溫度便于控制，目前采用較多。所以工藝采用等溫固定床列管式反應(yīng)器，這種反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是采用管束式合成塔，這種合成塔的溫度幾乎是恒定的，反應(yīng)溫度恒定的好處一是有效抑制了副反應(yīng)；二是催化劑的使用壽命

37、長(zhǎng)。</p><p>　　5.2 合成甲醛反應(yīng)器幾何尺寸的確定</p><p>　　在工程上要確定反應(yīng)器的幾何尺寸，首先得確定一定生產(chǎn)能力下所需的催化劑容積，再根據(jù)工程實(shí)驗(yàn)所提供的反應(yīng)器資料最后確定出反應(yīng)器的幾何尺寸。</p><p>　　5.2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)</p><p>　　生產(chǎn)規(guī)模：50000 t/a （37%）</p>

38、<p>　　年生產(chǎn)時(shí)間：7200 h（即300 d）</p><p>　　甲醛生產(chǎn)能力：Wp=</p><p>　　5.2.2 催化劑容積的計(jì)算</p><p>　　5.2.2.1 催化劑用量的計(jì)算</p><p>　　合成甲醛的反應(yīng)是一個(gè)氣固相催化反應(yīng)，催化劑的用量需要根據(jù)反應(yīng)工程上通過(guò)單位催化劑列物料衡算的動(dòng)力學(xué)方程才能得出。

39、</p><p>　　合成甲醛的動(dòng)力學(xué)方程為：</p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　M——甲醇，</b></p><p><b>　　O——氧氣</b></p><p><b>　　W——水 </b&g

40、t;</p><p><b>　　式中：，</b></p><p>　　各物質(zhì)摩爾分?jǐn)?shù)的計(jì)算：</p><p>　　合成甲醛的反應(yīng)在轉(zhuǎn)化率為96%時(shí)到達(dá)平衡，達(dá)平衡時(shí)總的物質(zhì)的量為：</p><p>　　則各物質(zhì)的摩爾數(shù)分別表示為：</p><p><b>　　，</b>&l

41、t;/p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　求解動(dòng)力學(xué)方程：</b></p><p><b>　　由定義有：</b></p><p><b>　　查得</

42、b></p><p><b>　　令，即</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　兩邊同時(shí)積分得：</b></p><p><b>　　其中

43、，</b></p><p>　　用辛普森數(shù)值積分法求解定積分 </p><p><b>　　， </b></p><p>　　數(shù)值積分法[10]為：</p><p>　　其中 ，</p><p>　　實(shí)用于奇數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，n為偶數(shù)。f的角標(biāo)代表選取數(shù)據(jù)點(diǎn)的編號(hào)，且點(diǎn)與點(diǎn)之

44、間等間距。</p><p>　　， </p><p><b>　　表11 與的關(guān)系</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　因此，催化劑所需質(zhì)量 </p><p>　　反應(yīng)采用的催化劑為鐵鉬

45、催化劑：鐵鉬比在2.1—2.8間，最佳為2.5，催化劑成圓環(huán)狀，粒度為5.0mm×2.0mm×3.5mm，堆密度為，比表面積為5.4。故反應(yīng)所需的體積</p><p>　　5.2.3 列管根數(shù)的確定</p><p>　　根據(jù)中間試驗(yàn)的結(jié)果，列管規(guī)格為：Φ25×2 .5mm ，管長(zhǎng)為l=6 m 。</p><p>　　解方程得：n=100

46、8 (根)</p><p>　　5.2.4 列管式固定床反應(yīng)器殼體內(nèi)徑的確定</p><p><b>　　由公式[11]：</b></p><p>　　式中：D—?dú)んw內(nèi)徑 ，mm</p><p>　　t—管中心距 ，mm</p><p>　　—橫過(guò)管束中心線的管束 </p><

47、;p>　　b'— 一般取 ，mm</p><p><b>　　， </b></p><p>　　管子采用正三角形排列 ， </p><p><b>　　故帶入公式得： ，</b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)化后D=1200 mm</p><p><b>

48、　　核算過(guò)程：</b></p><p>　　管長(zhǎng)和殼徑應(yīng)相適應(yīng)，一般取L/D為4—6。</p><p>　　對(duì)該反應(yīng)器：，因此，所設(shè)計(jì)的反應(yīng)器符合實(shí)際情況。</p><p>　　5.3 等溫固定床列管式反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果</p><p>　　表12 等溫固定床列管式反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果</p><p>

49、<b>　　6反應(yīng)釜釜體的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　6.1 釜體DN、PN</p><p><b>　　由上知：</b></p><p>　　DN=1200mm PN=0.1MP</p><p><b>　　6.2 筒體壁厚</b></p><p

50、>　　最大操作壓力為，設(shè)計(jì)壓力P取最大工作壓力的1.05~1.1倍[2]，本設(shè)計(jì)取設(shè)計(jì)壓力；</p><p>　　設(shè)計(jì)溫度T，；根據(jù)筒體設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度選擇材料：，許用應(yīng)力為。</p><p>　　焊縫系數(shù)＝1.0（雙面對(duì)接焊，100%無(wú)損探傷）。</p><p>　　表3-1 焊接接頭系數(shù)φ</p><p>　　鋼板負(fù)偏差：,腐蝕裕

51、量：（雙面腐蝕）。</p><p>　　表3-2 鋼板負(fù)偏差C1</p><p>　　根據(jù)內(nèi)壓圓筒壁厚的計(jì)算公式：，</p><p><b>　　帶入以上數(shù)據(jù)得:</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　根據(jù)工程要求和鋼材的使用壁厚范圍圓整后，取。

52、</p><p>　　校核筒體水壓試驗(yàn)強(qiáng)度，根據(jù)式：</p><p>　　因?yàn)榈那O限，所以</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　取， ，</b></p><p

53、><b>　　代入得：</b></p><p>　　故水壓試驗(yàn)滿足強(qiáng)度要求。</p><p><b>　　6.3 封頭</b></p><p>　　封頭包括有橢圓形、碟形、錐形、球冠形封頭、平板封頭等多種類型。從工藝操作要求考慮，對(duì)封頭形狀無(wú)特殊要求。球冠形封頭、平板封頭都存在較大的邊緣應(yīng)力，且采用平板封頭厚度較大，

54、故不宜采用。半球形封頭受力最好，壁厚最薄，重量輕，但深度大，制造較難，中低壓小設(shè)備不宜采用：碟形封頭存在局部應(yīng)力，受力不如橢圓形封頭：標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭制造比較容易，受力狀況比碟形封頭好，綜合考慮該精餾塔設(shè)計(jì)內(nèi)壓、溫度等因素，最終確定采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。</p><p>　　由文獻(xiàn)[4]選釜體的封頭選標(biāo)準(zhǔn)橢球型，代號(hào)EHA、標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746—2002。封頭以為材料。</p><p><

55、;b>　　標(biāo)準(zhǔn)形封頭壁厚：：</b></p><p>　　其中：，，，（整體沖壓），（鋼板負(fù)偏差），。代入得：</p><p>　　根據(jù)工程要求和鋼材的使用壁厚范圍圓整后，取。與前計(jì)算的筒體壁厚一致。內(nèi)表面積。</p><p>　　封頭的標(biāo)準(zhǔn)為： JB/T 4746.</p><p>　　綜上：筒體和封頭選材都為，壁厚。&l

56、t;/p><p><b>　　6.4 筒體長(zhǎng)度H</b></p><p>　　圖3-1 釜體幾何尺寸</p><p>　　DN=1800mm，查附表5以內(nèi)徑為公稱直徑的橢圓形封頭的尺寸、內(nèi)表面積和容積可得：，直邊高度,曲面高度。</p><p><b>　　=6.55</b></p>&l

57、t;p><b>　　故封頭總高度為：</b></p><p><b>　　故反應(yīng)器總高度為：</b></p><p>　　7反應(yīng)釜附件的選型及尺寸設(shè)計(jì)</p><p><b>　　7.1 工藝接管</b></p><p>　　反應(yīng)釜上工藝接管包括進(jìn)料接管、出料接管、水進(jìn)出

58、口接管、溫度計(jì)管口等。</p><p><b>　　7.1 進(jìn)料管</b></p><p>　　選進(jìn)口線速，則管內(nèi)孔截面積，截面積太大，選兩個(gè)進(jìn)料管口，截面積為，選用公稱直徑為426mm的無(wú)縫鋼管，內(nèi)徑為400mm，壁厚為13mm。</p><p><b>　　7.2 出料接管</b></p><p&g

59、t;　　選出口線速，則管內(nèi)孔截面積，截面積太大，選3個(gè)進(jìn)料管口，截面積為，選用公稱直徑為426mm的無(wú)縫鋼管，內(nèi)徑為400mm，壁厚為13mm。</p><p><b>　　7.3 溫度計(jì)管口</b></p><p>　　溫度計(jì)管口采用無(wú)縫鋼管，法蘭標(biāo)記：HG20593-97 法蘭PL100-0.6 RF 。</p><p>　　接管的具體位

60、置，見設(shè)備圖。</p><p>　　7.4墊片尺寸及材質(zhì)</p><p>　　根據(jù)，工藝接管配用的突面板式平焊管法蘭的墊片，材料為耐油石棉橡膠板。</p><p><b>　　墊片標(biāo)記為：</b></p><p>　　進(jìn)料接管：墊片PL400-0.6 JB4704-2000.</p><p>　　

61、出料口接管：墊片PL400-0.6 JB4704-2000.</p><p>　　溫度管口：墊片PL100-0.6 JB4704-2000</p><p><b>　　5.3 開孔與補(bǔ)強(qiáng)</b></p><p><b>　　5.3.1 開孔</b></p><p>　　由于D=1200mm，因此需要

62、在釜體的封頭上設(shè)置人孔。人孔標(biāo)準(zhǔn)按公稱壓力為0.6MPa的等級(jí)選取。</p><p>　　該反應(yīng)釜在最高工作壓力小于或等于0.6MPa的條件下工作，從人孔類型系列標(biāo)準(zhǔn)可知，公稱壓力為0.6MPa的人孔類型很多。本設(shè)計(jì)采用旋柄快開人孔DG400。</p><p>　　該人孔標(biāo)記為：HG2151695 人孔（R.A—2707）400 HG 21515—95.</p><

63、p>　　如前計(jì)算所示（具體開孔情況，見精餾塔工藝條件圖）；各接管開孔面積的總和均等于1.3~1.5倍的管截面積，進(jìn)料管、出料口接管、溫度管口開孔面積均取1.3倍管的截面積。</p><p>　　5.4 釜體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)＝1200mm、＝0.6，由[8]確定容器法蘭的類型為甲型平焊法蘭。</p><p>　　標(biāo)記：法蘭RF1200

64、-0.6 JB/T4701</p><p><b>　　材料：</b></p><p><b>　　法蘭結(jié)構(gòu)尺寸</b></p><p>　　根據(jù)＝0.6＜1.6、介質(zhì)溫度90℃和介質(zhì)的性質(zhì)，參照[8] 知密封面形式為光滑面。</p><p>　　墊片選用耐油橡膠石棉墊片，材料為耐油橡膠石棉板（G

65、B/T539）。墊片標(biāo)記為：墊片 1200—0.6 JB4704—2008。</p><p>　　5.5 支座選型及設(shè)計(jì)</p><p>　　支座用來(lái)支承和固定設(shè)備。常用的有耳式支座和鞍式支座。本設(shè)計(jì)采用耳式支座。耳式支座又有A、AN和B、BN型四種，本設(shè)計(jì)選用耳式B型支座，支座數(shù)量為4個(gè)。</p><p>　　反應(yīng)釜總質(zhì)量的估算：</p><p

66、>　　式中：—釜體的質(zhì)量（kg）；；</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　反應(yīng)釜內(nèi)的物料質(zhì)量約為（以水裝滿釜體計(jì)算），夾套中水的質(zhì)量。故物料總質(zhì)量:</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　裝置的總質(zhì)量：</b>&l

67、t;/p><p>　　每個(gè)支座承受的重力約為：。</p><p>　　選擇B型帶墊板，8號(hào)耳式支座，支座材料為Q235-A.F，墊板材料為，墊板厚度為16mm，其規(guī)定標(biāo)記為；JB/T4725-92 耳座B8，。</p><p><b>　　B型耳式支座的尺</b></p><p><b>　　6. 設(shè)計(jì)體會(huì)<

68、/b></p><p><b>　　不低于1000字</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 周萬(wàn)德．甲醛生產(chǎn)操作技術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009．</p><p>　　[2] 姚守信．中國(guó)甲醛市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)分析及投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告[J]．市場(chǎng)研

69、究報(bào)告，2009，1：134-142.</p><p>　　[3] 李方玉，朱春英．鐵鉬催化法甲醛生產(chǎn)裝置簡(jiǎn)介[J]．化肥工業(yè)，2005，4：10.</p><p>　　[4] 黃仲九，房鼎業(yè)．化學(xué)工藝學(xué)[M]．北京：高等教育出版社，2001.</p><p>　　[5] 譚柳．甲醛生產(chǎn)工藝[J]．化工專業(yè)文獻(xiàn)，1993，1：190-193.</p>

70、<p>　　[6] 葛婉華，陳鳴德．化工計(jì)算[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.</p><p>　　[7] 李紹芬主編．反應(yīng)工程（第二版）[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.</p><p>　　[8] 時(shí)軍，沈復(fù)，鄭紅．化工熱力學(xué)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.</p><p>　　[9] 天津大學(xué)物理化學(xué)教研室編．物理化學(xué)（第四版）[