(完整)反應器初步設計說明書.docx

1、福建聯(lián)合石化有限公司年產(chǎn)25萬噸丙烯(PDH)反應器設計說明設計團隊：烷轉工藝指導老師:王洪海李春利單海王桂贊武宇新團隊成員:雷永杰李倩張帥藺藝瑩段小艷作者單位：河北工業(yè)大學東華科技-陜鼓杯一第十屆全國大學生化工設計競賽福建聯(lián)合石化聯(lián)產(chǎn)25萬噸丙烯項目4目錄第1章反應器設計.1.1 反應器設計概述 11.2 反應器的選型 1第2章催化劑 32.1 催化劑的選擇 32.2 催化劑失活的原因 32.3 催化劑再生的方法 3第3章丙烷脫氫反應器.主反應及副反應方程式3.2反應機理3.3動力學方程3.3.1 催化反應動力學模型.3.3.2 失活動力學3.4反應器設計思路說明3.53.63.4.1342

2、343344反應條件反應器類型的選擇.反應器數(shù)學模擬.反應器體積的計算.催化劑設計3.5.1催化劑用量3.5.2催化劑來源3.5.3催化劑的裝填反應器內部結構設計361催化劑床層開孔.111111111111362催化劑分布器12363氣體分布器12福建聯(lián)合石化聯(lián)產(chǎn)25萬噸丙烯項目施工名3.7反應器管口計算3.7.1 進料管（以第一臺反應器為例）3.7.2 出料管3.7.3 吹掃空氣入口 3.7.4 催化劑進料口 3.7.5 催化劑出口 3.7.6 排凈口 3.7.7 人孔3.7.8 催化劑床層固定鋼 3.8加熱爐3.9機械強度的計算和校核3.9.1反應器材料的選擇 3.9.2 反應器筒體厚度

3、的選擇 3.9.3 反應器封頭厚度的計算 3.9.4液壓試驗校核.3.9.5反應器強度校核3.9.6反應器封頭的選擇 3.10設計結果總結（以第一臺反應器為例）第4章乙煥選擇性加氫反應器概述4.2反應方程式4.3催化劑的選用4.4設計簡述4.5在Polymath中的模擬與優(yōu)化4.6選擇性加氫反應器總結第5章參考文獻12121313131313141414141414151616252626262727272930306福建聯(lián)合石化聯(lián)產(chǎn) 25萬噸丙烯項目第1章反應器設計1.1反應器設計概述化學反應器是將反應物通過化學反應轉化為產(chǎn)物的裝置，是化工生產(chǎn)流程中 的中心環(huán)節(jié)。由于化學反應種類繁多，機理各

4、異，因此，為了適應不同反應的需要，化學反應器的類型和結構也必然差異很大。反應器的性能優(yōu)良與否，不僅直 接影響化學反應本身，而且影響原料的預處理和產(chǎn)物的分離，因而，反應器設計 過程中需要考慮的工藝和工程因素應該是多方面的。反應器的設計主要包括：1）反應器選型；2）確定合適的工藝條件；3）確定實現(xiàn)這些工藝條件所需的技術措施；4）確定反應器的結構尺寸；5）確定必要的控制手段。在反應器設計時，除了通常說的要符合“合理、先進、安全、經(jīng)濟”的原則, 在落實到具體問題時，要考慮到下列的設計要點：1）保證物料轉化率和反應時間；2）滿足物料和反應的熱傳遞要求；3）設計適當?shù)臄嚢杵骱皖愃谱饔玫臋C構；4）注意材質選

5、用和機械加工要求。1.2反應器的選型反應器按結構大致可以分為釜式、 管式、固定床、流化床、移動床等類型。它們的主要適用范圍和特性見下表 1-1:11A瑞蝮及1芝福建聯(lián)合石化聯(lián)產(chǎn) 25萬噸丙烯項目4表1-1反應器類型反應器類型適用范圍特性結構簡單、加工方便,傳質、傳熱效率高，溫度濃度分布均勻，操作靈活性大，便于液液，氣控制和改變反應條件，適合于多品種、小批釜式反應器 液，液固，氣液量生產(chǎn)，但返混程度大，間歇操作時輔助固時間所占比例大。返混小，所需反應器體積較小，比傳管式反應器氣相，液相 熱面大；但對慢速反應，管很長，壓降很大返混小，高轉化率時催化劑用量少,定床反應器氣固相催催化劑不易磨損；但傳熱

6、控溫不易，催化化反應劑裝卸麻煩氣固相，尤 傳熱好，溫度均勻，易控制，催化劑流化床反應器 其是催化劑失 有效系數(shù)大；但床內返混大，不適于高轉活很快的反應化率反應氣固相，尤床層返混小，固氣比可操作性大；但移動床反應器 其是催化劑失床內溫差大，調節(jié)不易活很快的反應本反應器主要針對的是丙烷脫氫生成丙烯的反應，該反應的高效反應溫度在550-650 ,反應壓力為O.IMPa。反應兩個最大的特點是：(1)反應為強吸熱，分子數(shù)增加的可逆反應，平衡常數(shù)隨溫度的升高而增 加。若要獲得較高的脫氫轉化率，則該反應需在高溫和負壓下進行，然而，高溫 又會使烷燒容易發(fā)生裂解和深度脫氫反應，導致反應的選擇性降低。(2)催化劑

7、容易結焦失活：高溫對 CC鍵斷裂的裂解反應比對CH鍵斷 裂的脫氫反應更為有利，從而容易導致催化劑表面積碳，進而使催化劑失活加速。 而連續(xù)工業(yè)化不允許頻繁停車來更換催化劑，否則會導致產(chǎn)品質量的不穩(wěn)定以及額 外的能量與原料消耗。本項目包括4臺脫氫反應器和1臺選擇性加氫反應器。綜合反應以及催化劑 特點，我們分別選擇移動床反應器和固定床反應器。第2章催化劑2.1 催化劑的選擇本反應綜合生產(chǎn)實際以及環(huán)境友好的要求，丙烷脫氫（PDH）反應器選用Sn為助劑、Pt為活性中心，A12O3為載體的Pt-Sn/A12O3催化劑。催化劑為顆粒直徑2mm 的球形顆粒，密度為3800kg/m3,床層孔隙率e取0.4。乙快

8、選擇性加氫（SHP） 反應器選用最常用的鈿系催化劑。2.2 催化劑失活的原因丙烷脫氫反應在熱力學上是一個分子數(shù)增加、強吸熱（116KJ/mol）的可逆 反應。為了使反應向脫氫反向進行，需要提高反應溫度和降低反應器中的壓力。但是在高溫下，丙烯容易發(fā)生深度脫氫，導致選擇性降低，而且在高溫下C-C鍵裂解反應在熱力學上比C-H鍵裂解更有利，從而加劇了碳在催化劑表面沉積導 致Pt-Sn/Ah Ch催化劑失活。2.3 催化劑再生的方法TM利用CCR再生裝置，對結焦的Pt-Sn/Al2O3催化劑進行燒炭再生。其有4項主 要功能：燒去催化劑的焦炭，伯催化劑的重新分配，移去額外的水分及將催化劑返 回到還原狀態(tài)（

9、催化劑再生）。緩慢移動的催化劑床在通過反應器和再生器的環(huán)路 中循環(huán)，常用的循環(huán)時間為510天。反應部分和再生部分相互獨立設計，因此即 使再生器停車，也不用中斷反應器內催化脫氫反應過程。福建聯(lián)合石化聯(lián)產(chǎn) 25萬噸丙烯項目第3章丙烷脫氫反應器3.1 主反應及副反應方程式主反應:副反應:C3 83 62H-C H +HC3 82 44H-C H +CHC H +H YH2 4226C3 H8+H2 - C2H2+C+4H2Hr=U6.0754KJ/mol rH =75.8671 KJ/mol =-136.98KJ/molA HrH=330.595KJ/moI63.2 反應機理速率決定力驟戶一11解離

10、圖3-1丙烷脫氫反應機理3.3 動力學方程3.3.1 催化反應動力學模型-門=ki%P(C3H8)-P(C3H8)*P(H2)/Keq)/(l+P(C3H6)/Ki);-12=k2* P(C3H8)；-口=k3*P(C2H4)*P(H2);其中：Keq=exp(16.858-15394/t+148728/t 2)atm福建聯(lián)合石化聯(lián)產(chǎn) 25萬噸丙烯項目R=8.314J/(mol*K);P(C3H8)是C3H8在反應器中的分壓；P(C2H4)是C2H4在反應器中的分壓；P(H2)是H2在反應器中的分壓；t為反應器中的溫度.3.3.2 失活動力學dC- klc * (C max Cm) 2 k2c

11、 dtC=Cm+CMCm C max 2 k，c-主i 1 C max*klc *tCM=k2c*tkic k0ic *exp( Eaic * (1 )R t tmCMa (1 al* Cm) a2 * Cm * exp a3*Cm1al a01*exp(Eaa± (1 一 )R t tm動力學方程中各參數(shù)如下圖3-2 ：工名福建聯(lián)合石化聯(lián)產(chǎn) 25萬噸丙烯項目8參數(shù)H數(shù)值0.5242 mmol/(g.nim.bar)3J634.57 kJ/mol5.817 kJ/moJ0.00465 mniol/(g.min.bar)137 31 kJ/mol0.000236 mmo V(g .mi

12、ri.bar)154 54 kJ/mol94&92 g cat/g coke9.61 kJ/mo?399 g cat/g coke40.07 234 g coke /g cat.minL45E-6 g coke /g cat.mifk38.43 tJ/mul125.51 kJ/mol1 04E-3 g coke /g cat圖3-2 動力學參數(shù)3.4反應器設計思路說明3.4.1 反應條件反應溫度：866K反應壓力：1 atm稀釋劑的選擇：為了提高轉化率，可以在反應氣中添加稀釋劑。水蒸汽是最 早作為稀釋氣體引入丙烷脫氫過程的，它能有效促進丙烷脫氫反應，提高反應轉 化率，而且水蒸汽還是一種

13、很好的載熱劑，但是水蒸氣會對催化劑結構產(chǎn)生影響，給產(chǎn)物分離造成困擾，并且催化劑價格昂貴，因此我們選擇廉價的H2作為稀釋劑, 并且H2作為反應產(chǎn)物，也可以做到循環(huán)利用，提高原子利用率。本設計選用的氫 煌比為1:1 O反應器：徑向絕熱式移動床反應器，四臺串聯(lián)0.4催化劑：球形，規(guī)格dp=2mm,空隙率反應進 口 流量: G=64869.711 mol/min3.4.2 反應器類型的選擇由于該反應體系的原料是以混合氣體進料， 且進料量比較大，考慮到環(huán)保因素以及所采用的催化劑易失活問題，如若采用流化床反應器，則床層返混比較大, 不適于做高轉化率反應，而該反應要求丙烷最終轉化率為 88%,因此我們考慮選

14、用床層返混較小且利于催化劑再生的移動床反應器。絕熱式反應器相較于列管反 應器具有造價低，反應器空間利用率高，操作簡單的優(yōu)點，故考慮選用。3.4.3 反應器數(shù)學模擬本次反應器設計利用設計軟件POLYMATH進行優(yōu)化和模擬。首先根據(jù)經(jīng)驗值確定反應器床層高度，然后利用軟件語言寫出反應程序， 進而運行得到反應器物最后通過改變得到最優(yōu)轉化料的摩爾分率和溫度沿反應器徑向的變化情況及個點的反應狀態(tài)。工藝參數(shù)，如管長、管徑、進口溫度等，對反應器結果進行優(yōu)化, 率和產(chǎn)量。3.4.4 反應器體積的計算（一）基本衡算方程研究對象選丙烯，甲烷，乙烷，體系選反應器的一個小微元,（考慮結焦對反應的影響）對這個微元體系做物

15、料衡算，如下:主反應:dmldr 3800000 副反應：吧r 13.14m (11)m r Nt2 (21)3)/3.14 r 1(-m(1 mr 2 m r3) / Ntdr dm338000003.14 r 1(-m3rlm3 r2(1 m3) r 3)/Ntdr對這個微元體系做熱量衡算，如下:3.143800000 2dr Nt Cp*( Hr 1a rlHr 2r2 Hr 3r3)其中a是結焦?jié)舛群痛呋瘎┗钚缘年P聯(lián)系數(shù)，Nt是不同床層位置的進料流量，Cp為進料物流的平均熱容，Hrl, Hr2, Hr3分別是主副反應的反應熱，rl r2 ， r3分別是主副反應的反應本征動力學。（二）P

16、olymath模擬過程有了基本的化學反應動力學，用平推流（PFR）通過polymath來模擬，進口福建聯(lián)合石化聯(lián)產(chǎn) 25萬噸丙烯項目福建聯(lián)合石化聯(lián)產(chǎn) 25萬噸丙烯項目曲陸=2八？M/T出士/閥仆2”F14'1,田11£0了 廿W rr3-r2Hl柏廣口J網(wǎng) 去”:h2乜U，rT以nOD，Zmi HCrf2 M3,出 M；用謝口度算咽事總的物料流量是Aspen模擬整個流程達到穩(wěn)態(tài)時的數(shù)據(jù)。得到模擬程序如下:也二HT 位心：rr佗3 ：山f。仙1 聞,加3版電45篁菱管7:的雌m。，m,1 ,加聞 府，砌 R£Hy2Q+2'網(wǎng)砌n1 nQ» (W *

17、網(wǎng) ” fl 卬1 m2 1 喇+南 m3W 冠4。f 映 * (1 - ml - m2 + mJij *ra2- ni3制刊H6W僅一 , n,【包，田凱罰l2/2223ffi 期7Q”叮53菊萌,期*£用1，4)”血叮二詁8Gn-M4ffi”D具自上田崗.0可1T7曲310/10)打瞋/14卬6、1口口出”1。3市 唐比工y1叱3T”融田”飛可如?廠用中:TlU $12即仃門"F。的e，才 fcCm) * #2Cr*ef(a3T CM/&H)寸=加儂6«T3mtmifR打，9M.92雙二溺al =40(17即二：1加口刈"2'卜心，4

18、1 +104 MQ" 1-311 tk "1：XI亍-星牛證加吐Mc = 2Sr蟒冏4r1Q用恥=1亳Fh苗叫您5TQ 3m/Rd X1 F 3I0-PC3I6 制2 J 囹“ 口 - P次& f 網(wǎng)叫二可£際T沏；：+ IW2a： 101玷X1 =36； 兩利81廠 1U，3” 1rhS：;，R 舊：325：1二9連力157皿二石'"”11八I加/島也=2美 F ,舊.：9310-3* 1.->1/ir：h />2-k2fPc3hB口二 WPc2hTF«-3 -166 明，坦啾卻斗也” * i1" 5印)

19、i R)PcM-PT聊勤PK2P*y2Peis-PT ml據(jù)上網(wǎng)cp a cpi ,加中印,郎+問+mrooia下:百在訓239|a3門循1D iJT2,346叼rm MDi-v?蚱家=曬2。821031轉則3祗圍Cp3-i8181 "EH的 叱 問 7 C07r 10 j 7； * t - 2 EM 208 * 1fl * (-10)11 * 3j簞回更73儂nri購惠叮,仃3%'1口 <犯31州(聯(lián)磔二打缶初=。»駟二口P=1O132s題 Sfff kps卜5瞪臉長如%二6醺9 71f瓶俯總部陰情川加的m =793處83MnliU-DD13嘮而hD加二 0

20、X5巾尸05"口9W二法5圖3-3 Polymath模擬程序得到以下反應器中產(chǎn)物丙烯的摩爾分率沿徑向的變化（以第一臺反應器為例）:圖3-4 丙烯摩爾分率沿徑向的變化反應器溫度沿徑向的變化如下:從表格中查得轉化率最大時對應的催化劑厚度為Dl=26cmo同理可得其他反應器催化劑床層厚度如下：D2=22cm, D3=22cm, D4=27cm。床層空隙率£ =0.4 ，所以可得各反應器床層厚度分別為40cm, 34cm, 34cm, 42cm。12反應器 位號氣體出口內徑/mm反應器內徑/mm催化劑床層厚度/mm催化劑床層長度/m材料R2011200240040060Crl8Ni

21、9R2021200240034060Crl8Ni9R2031200240034060Crl8Ni9R2041200240042060Crl8Ni97上門上之福建聯(lián)合石化聯(lián)產(chǎn)25萬噸丙烯項目（三）反應器結構參數(shù)表3-1反應器的結構參數(shù)（四）反應器塔壓降校核f U 21P f m ( ) Hdp150fin1.75ReRe dp u p _L P l-其中：f流體黏度，kg/(m ' s)f流體密度，kg/m3£空隙率dp催化劑直徑H反應器高度工藝數(shù)據(jù)如下：110"/(.)fkg m sdp=0.002mf 0.317kg/m30.4H = 6m14福建聯(lián)合石化聯(lián)產(chǎn) 2

22、5萬噸丙烯項目u 1.49 m / s由計算公式得到反應器床層壓降為P=5843.93Pa <10%P=15198.75Pa,可見床層壓降很小，可以看做恒壓反應，這是符合設計要求的。3.5催化劑設計3.5.1 催化劑用量選用密度為3800kg/m3的Pt-Sn/Al 2O3催化劑，各催化劑床層的體積分別是：3333Vl= 7.16m , V2=5.89m, V3=5.89m, V4=7.48mo對應一*次催化劑的裝填量為 m=ml+m2+m3+m4=E P V=100.4噸1.1.2 催化劑來源由于催化劑的制備比較繁瑣，我們采取從 UOP公司購買。1.1.3 催化劑的裝填對反應器進行噴砂

23、處理，以清除反應管壁上的鐵銹。將催化劑從反應器頂部 入口注入，然后利用自重輔以壓縮空氣作用使催化劑填入床層。測量床層壓降，使 其符合正常壓降的25%即可。3.6 反應器內部結構設計3.6.1 催化劑床層開孔為了使反應氣體進入催化劑床層與其充分接觸反應，我們需要在催化劑床層器壁上開孔。床層的開孔率是開孔面積與總的有效傳質面積的比值， 其大小開孔 方式的影響。所開孔直徑要小于催化劑顆粒直徑，以保證催化劑不泄漏，我們選 擇催化劑床層兩側對稱交叉開孔，開孔率的計算公式如下：開孔區(qū)的面積“總面積因為丙烷脫氫是一個分子數(shù)增加的反應，所以在催化劑床層兩側開孔大小是不一樣的，所設計反應布氣器的開孔率為 4%,

24、集氣開孔率為6%o催化劑床層外側的總面積為S=2x3.14X1.04x6=39.207m2,所以布氣開孔區(qū)的面積為福建聯(lián)合石化聯(lián)產(chǎn) 25萬噸丙烯項目Sl=Sx4）=1.5680?,開孔直徑為1.5mm,由此可算得開孔個數(shù)為1.568開孔區(qū)面積 n 孔面積887757 個。同理可得催化劑床層內側的總面積為S=2x3.14X0.6x6=22.608m2 ,集氣開孔區(qū)面積為S2=Sx2=1.356m2,開孔直徑為1.5mm,由此可算得開孔個數(shù)為開孔區(qū)面積 n 孔面積767729 個。為了保證布氣均勻，還需要有一定的料封高度，取上段為0.75m,下段為0.25m,0.785 0.0015 0.0015

25、887756.54 個,圓整后的開孔個數(shù)為1.3560.785 0.0015 0.0015767728.24 個,圓整后的開孔個數(shù)為總的開孔高度為5m,內外側高度相同。3.6.2 催化劑分布器反應體系為氣固相催化反應，反應器為模擬移動床反應器，反應氣徑向通過 催化劑床層，因此要求反應氣與催化劑能均勻接觸，并且緩慢移動的催化劑床是 在反應器和再生器的環(huán)路中循環(huán)的，所以各催化劑床層頂部需設置儲存分布器。催化劑分布器最大能儲存催化劑的質量為25.1噸，催化劑密度為3800kg/m3,所以分布器的體積為6.6 m ,根據(jù)反應器大小直徑為2000mm,則高度 為 2.2 m o3.6.3 氣體分布器由于

26、氣體的流動擴散性和可壓縮性，所以在反應氣進入催化劑床層反應之前有 必要對氣體進行分布使其均勻的進入床層，與催化劑充分均勻的接觸，提高催化 劑的利用率，進而提高反應轉化率。3.7 反應器管口計算3.7.1 進料管（以第一臺反應器為例）反應器混合氣進料流量 G=46113.576m3/h =12.837 m3 / s混合氣在管內的流速取30m/sV uA u d 2進料管0.738mdin選擇接管尺寸:0820X 103.7.2 出料管反應器混合氣出料流量G = 49545.884m3 / h 13.763m3 /s出料管d out4 13.763 0.764m30連接管尺寸:“ 820X103.

27、7.3 吹掃空氣入口根據(jù)工藝需要選擇接管尺寸：4)63OX1O3.7.4 催化劑進料口根據(jù)工藝需要選擇接管尺寸：6 25X2.53.7.5 催化劑出口根據(jù)工藝需要選擇接管尺寸：6 25X2.53.7.6 排凈口根據(jù)工藝需要選擇接管尺寸:福建聯(lián)合石化聯(lián)產(chǎn) 25萬噸丙烯項目 “45X2.53.7.7 人孔根據(jù)工藝需要選擇接管尺寸：6 5003.7.8 催化劑床層固定鋼根據(jù)工藝需要，我們選用六個規(guī)格為 45?mm,質量為3.99kg/m的角鋼來連 接床層外壁和筒體內壁，起到固定的作用。3.8 加熱爐丙烷脫氫是分子數(shù)增加的強吸熱反應，經(jīng)過一段時間的反應后，反應器出口 的溫度會降到反應活性溫度一下，為了

28、保證反應正常進行，我們選擇對反應器進 行級間加熱，加熱方式是加熱爐，所用燃料是從泉港石化工業(yè)園區(qū)的新奧燃氣公司 購買的天然氣。3.9 機械強度的計算和校核3.9.1 反應器材料的選擇鑒于本設計的反應溫度為593,反應壓力為O.IMPa,所以在選材上我們選 耐熱耐蝕等性能都比較好的合金鋼：0Crl8Ni9 o3.9.2 反應器筒體厚度的選擇設計溫度：T=593設計壓力：Pc=0.1xl.l=0.11MPa鋼板負偏差Ci =-0.3mm考慮氫腐蝕，取腐蝕裕量C2 =4mm材料在設計溫度下的許用應力o，=68.2MPa焊接接頭系數(shù)6 =1可得計算厚度為：工 PcDi0.11 240001.94mm2

29、Ot (p Pc 2 68.2 1 0.11福建聯(lián)合石化聯(lián)產(chǎn) 25萬噸丙烯項目工年不銹鋼的最小厚度是2mm。名義厚度：11 = +Ci+C2=2+0.3+4=6.3mm查閱筒體標準，最終將名義厚度圓整為 7mmo筒體的有效厚度：e =t n-C 1-C2=2.7 mm o3.9.3 反應器封頭厚度的計算本工段工藝采用絕熱式徑向移動床反應器，為了美觀，我們選用帶有折邊為100mm的上封頭，即公稱直徑DN=2200mm,和帶有折邊為 200mm的下封頭，即公稱直徑DN=2000mm。型號是EHA型。封頭需要與反應物質直接接觸，根據(jù)物性及腐蝕數(shù)據(jù)，材料選擇與筒體材料相同的0Crl8Ni9,腐蝕余量為

30、4mm,鋼板負偏差16為 0.3mm理論計算厚度：Pc Di6h (20.5Pc不銹鋼的最小厚度是2mm。 名義厚度：0.112200 1.77mm2 68 .21-0.5 0.115nh 5hC1 C 26.3mm查閱封頭標準，最終將名義厚度圓整為 7mmo即7mm。有效厚度：5eh 5h Ci C 2 7 4 0.3 2.7mm同理可得下封頭的厚度數(shù)據(jù)：理論計算厚度：Pc Di0.1120006h i 1.61mm20.5Pc2 68.2 1 -0.5 0.11不銹鋼的最小厚度是2mm。名義厚度：6.3mm查閱封頭標準，最終將名義厚度圓整為 7mmo即8 nh7mm有效厚度:«e

31、h Bh Ci C2 74 0.3 2.7mm3.9.4 液壓試驗校核液壓試驗的壓力:oPt 1.25 Pc 1.25 0.11 137 /68.2 0.28MPa °t液壓試驗容器應力：(Di2.7)0 t Pt 6 .) o.28 (2400 124.58MPad (|)2 e2 2.7查表得，。s=205MPa,0.9。s = 184.5MPa,因為。t<0.9 os,所以可以進行液壓 試驗。最大允許工作壓力：§ 小。2 2.7 1 68.2田 0.153MPa(Di 6 e) (24002.7)因為P>Pc=0.11MPa,所以反應器的壓力符合設計要求。

32、反應器的最大工作應力：。t =Pcx(Di + e)/2 e4)=48.94MPa,。1 < o ,所以反應器所受應力符合設計 要求。3.9.5 反應器強度校核對催化劑床層段進行SW6強度校核見下表：表3-2 SW6第一次校核結果圓筒計算計算單位河北工業(yè)大學-烷轉工藝計算所依據(jù)的標準GB 150.3-2011計算條件筒體簡圖計算壓力Pc0.11MPa設計溫度t593C內徑Di2400.00mm材料S30408 （板材）試驗溫度許用應力137MPaO,設計溫度許用應力t68.2MPa試驗溫度下屈服點S205MPa鋼板負偏差C10.30mm腐蝕裕量C24.00mm焊接接頭系數(shù)1.00厚度及重

33、量計算計算厚度cDi2 l P=c =1.94mm有效厚度e = n -Cl-C2=2.70mm名義厚度n = 7.00mm重量2493.06Kg壓力試驗時應力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值1!PT= 1.25PC f =0.2762 （或由用戶輸入）MPa壓力試驗允許通過s = 184.50MPa的應力水平T壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值PT= 1.25PC =0.2762 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗允許通過的應力tT 0.90 s = 184.50MPa試驗壓力下封頭的應力PT .( KDi 0.5 e)T=2e.=138.39MPa校核條件TT校核結果合格厚度及重量計算形狀系數(shù)2

34、-L2 昨K= 62hi= 1.1267計算厚度KPc Di2 I1 0.5Ph =c =2.18mm有效厚度eh = nh -Cl-C2=2.70mm最小厚度min = 7.20mm名義厚度nh = 7 .00mm結論不滿足最小厚度要求重量330.40Kg壓 力計算最大允許工作壓力2J c Pw=0 5 e = 0.00000MPa結論不合格，不滿足最小厚度要求福建聯(lián)合石化聯(lián)產(chǎn)25萬噸丙烯項目內壓橢圓下封頭校核計算單位河北工業(yè)大學烷轉工藝計算所依據(jù)的標準GB 150.3-2011計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力Pc0.11MPa59319設計溫度t網(wǎng)產(chǎn)打工電福建聯(lián)合石化聯(lián)產(chǎn)25萬噸丙烯項目內徑D

35、i2400.00mm曲面深度hi500.00mm材料S 30408 （板材）設計溫度許用應力t68.2MPa試驗溫度許用應力137.00MPa鋼板負偏差C10.30mm腐蝕裕量C24.00mm焊接接頭系數(shù)1.00壓力試驗時應力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值TcU= 0.2762（或由用戶輸入）1 1MPa壓力試驗允許通過的應力tT 0.90 s = 184.50MPa試驗壓力下封頭的應力T="刊=158.842e .MPa校核條件TT校核結果合格厚度及重量計算形狀系數(shù)2-L2 -Dr-62h iK= 1.2933計算厚度KPc Di t= 2.5有效厚度eh = nh -Cl-

36、C2= 2.70millmm最小厚度min = 7.20mm名義厚度nh = 8.00mm結論不滿足最小厚度要求重量322.78Kg壓力計算最大允許工作壓力2 l ePw= KD i 0,5 e = 0.00000結論不合格（不滿足最小厚度要求）由SW6校核可得，標準橢圓上下封頭厚度都要圓整，為了焊接方便，筒體的 厚度也要圓整，根據(jù)SW6所給建議和厚度裕量，我們選擇將筒體及封頭厚度都圓 整到14mm,再對其進行校核。表3-3 SW6最終校核結果圓筒計算計算單位河北工業(yè)大學烷轉工藝計算所依據(jù)的標準GB 150.3-2011計算條件筒體簡圖計算壓力Pc0.11MPa設計溫度t593C內徑Di240

37、0.00mm材料S30408 （板材）試驗溫度許用應力137MPa4設計溫度許用應力t68.2MPa試驗溫度下屈服點S205MPa鋼板負偏差C10.30mm腐蝕裕量C24.00mm焊接接頭系數(shù)1.00厚度及重量計算23福建聯(lián)合石化聯(lián)產(chǎn) 25萬噸丙烯項目計算厚度PcDi=2 lP = 1.94Cmm有效厚度e = n - Cl- C2= 9.70mm名義厚度n= 14.00mm重量5000.62Kg壓力試驗時應力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值P = 1.25P < =（或由用戶輸入）T-fi0.2762MPa壓力試驗允許通過的應力水平TT 0.90 S= 184.50MPa試驗壓力下圓

38、筒的應力T= pT.（ Di）= 34.312 e .MPa校核條件TT校核結果合格壓力及應力計算最大允許工作壓力2 e /FP-lz： /n； ） = CL549n6MPn設計溫度下計算應力Pc （ Di e ） t =2 e= 13.66MPat68.20MPa校核條件t 2 t結論合格內壓橢圓上封頭校核計算單位河北工業(yè)大學-烷轉工藝計算所依據(jù)的標準GB 150.3-201 1計算條件橢圓封頭簡圖計算壓力Pc0.11MPa設計溫度t593C內徑Di2400.00mm曲面深度hi550.00mm材料S30408 （板材）-設計溫度許用應力t68.2MPa“電hiLDi. |試驗溫度許用應力1

39、37.00MPa鋼板負偏差C10.30mm腐蝕裕量C24.00mm焊接接頭系數(shù)1.00壓力試驗時應力校核壓力試驗類型液壓試驗試驗壓力值Pt= 1.25Pc£j = 0.2762 （或由用戶輸入） ,MPa壓力試驗允許通過的應力tT 0.90 s = 184.50MPa試驗壓力下封頭的應力t= DT.（KPi o.5e）= 38.57 2e.MPa校核條件TTP校核結果合格厚度及重量計算形狀系數(shù)2K = L 2=1.126762h i計算厚度KPc Dih= 2 ll 0.5 P =2.18mm有效厚度=-C-C= nh10 70mm最小厚度C1111 II1 乙 /min = 7.2

40、0mm名義厚度nh = 14.00mm結論滿足最小厚度要求重量665.65Kg壓力計算最大允許工作壓力2/ ew_ 0.48840P = KDi 0.5 eMPa結論合格29福建聯(lián)合石化聯(lián)產(chǎn)25萬噸丙烯項目校核條件TT校核結果合格厚度及重量計算形狀系數(shù)2K = ± 2 Di= 1.293362h i計算厚度KPc工 h= 2 I, opc =2.5mm有效厚度=-C - C = eh nh 12 9.70mm最小厚度min = 7.20mm名義厚度nh = 14.00mm結論滿足最小厚度要求重量650.37Kg壓力計算最大允許工作壓力2e Pw= KDi 0.5 e = 0.4255

41、9MPa結論合格校核結果：筒體、封頭厚度均為14mm合格。3.9.6 反應器封頭的選擇根據(jù)鋼制壓力容器設計標準和SW6校核結果，所選用封頭的尺寸如下:表3-4反應器封頭的尺寸公稱直曲邊高直邊高壁厚內表面容積質量徑度度S/mm積V/m 3G/kgDN/mmhl/mmh2/mmF/m 2上封頭220055025145.41.49511.8下封頭200050040144.571.18506.932匕麟笠同1花3.10設計結果總結（以第一臺反應器為例）表3-5 反應器的參數(shù)反應器參數(shù)反應溫度593反應壓力MPa0.1選材0CH8Ni9反應器內徑mm2400反應器壁厚mm14催化劑床層長度 m6催化劑床層厚度 mm40,34,34,42催化劑分布器直徑 mm2000催化劑分布器高度 m2.2氣體分布器直徑 mm2400氣體分布器高度 m1封頭參數(shù)環(huán)境溫度593受內壓Mpa選材封頭形式厚度mm焊接系數(shù)0.10Crl8Ni9標準橢圓封頭上封頭：14；下封頭：14第4章乙煥選擇性加氫反應器4.1 概述大多數(shù)有機燒催化裂解由于原理復雜都伴隨有很多副反應，丙烷脫氫的副產(chǎn)福建聯(lián)合石化聯(lián)產(chǎn) 25萬噸丙烯項目物有很多，包括乙烯、甲烷、乙烷、乙快等，其中乙快雖然量很少，但屬于易燃易爆氣體，與氧氣或空氣混合，遇火源會劇烈燃燒甚至爆炸，