版-3-反應(yīng)器設(shè)計說明書

第一章概 第二章亞硫酸銨氧化反應(yīng)器設(shè)計 總體設(shè)計思 反應(yīng)特 反應(yīng)機(jī) 反應(yīng)動力學(xué)特 反應(yīng)器選型——攪拌釜式反應(yīng) 反應(yīng)器選型原 反應(yīng)器選型判 反應(yīng)器類型選 反應(yīng)器數(shù)學(xué)模 反應(yīng)條件參數(shù)確 溫度的確 pH的確 亞硫酸銨氧化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè) 反應(yīng)釜釜體設(shè) 封頭的設(shè) 反應(yīng)釜夾套設(shè) 傳熱面積的校 反應(yīng)釜附件的選型及尺寸設(shè) 攪拌軸的結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè) 傳動裝置的選型與尺寸設(shè) 壓力校 總體設(shè)計思Neelakan、AhmadN等在非均相條件下對該反應(yīng)進(jìn)行研究。Mishra發(fā)現(xiàn)反1.5級，Neelakantan得到反應(yīng)對亞硫酸銨和氧 反應(yīng)特 2NH4SO3O22NH4 2NH4HSO3O222NH4HSO3O22NH32NH42度pH值對吸收液的氧化速率均有影響。因此假設(shè)(NH4)2SO3的氧化速率方程式為： 式中a，b，c

酸銨瞬時反應(yīng)速率，再將對應(yīng)時刻下的SO32-、SO42-濃度以及O2濃度代入，通過進(jìn)行非線性曲線擬合，得出級數(shù)a=1，b=1/2，c=-1，以及不同溫0kk0

式中（2）兩邊同時求對數(shù)可以得到lnk1/T的關(guān)系方程，將不同溫度下1/T2-1所示。2-1溫度與速率常數(shù)的關(guān)系擬合得到lnk4.5907T17.1246。38.17KJ/mol，根據(jù)截距求出12423.817*104

2r1242 （動力學(xué)數(shù)據(jù)來自：亞硫酸銨非催化氧化動力學(xué)研究——倪瓊38.17kJ/mol是在pH8的情況下。而氧化反應(yīng)當(dāng)pH值5.5時，反應(yīng)最終氧化率就會隨著pH值的升高而降低。同時，動力學(xué)方程 根據(jù)實驗結(jié)果，最后得出當(dāng)pH5.531.88kJ/mol 3.14*104

2

0

2R R

QAIR 10.65SO4 反應(yīng)器選型——攪拌釜式反應(yīng)設(shè)計。例如，對于氣固相催化放熱反應(yīng)，要考慮使用固定床、氣固流化床或氣液固三相懸浮床反應(yīng)器。在固定床中要考慮使用絕熱或管式連續(xù)換熱反應(yīng)器，要根據(jù)反應(yīng)過程和不同類型反應(yīng)器的特征初步選定反應(yīng)器的類型。3m3，攪拌裝置配置的電動1.8KW60r/min，攪拌槳的形式為推進(jìn)式；通過夾套8個工藝接管、1個視鏡、4個耳式支座、1個由Bācksrōm鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機(jī)理，本征化學(xué)反應(yīng)包含以下步驟

SOSOO 5SOSO5353SO2SO2

反應(yīng)的結(jié)束主要通過兩個SO5-基離子結(jié)合形成產(chǎn)物而完成，反SO2SO2SO2SO255（4（5（6反應(yīng)速率受控于式（6）事實上，這一點已由Barron等的實驗得到證實?？芍?/p>

分別 5 3應(yīng)用穩(wěn)態(tài)假設(shè)，可

5 k5將式（12）代入（8）

Rk

1/2C 3 式中，CMe——催化劑濃度；C1kk3k5k13/2級響應(yīng)，dckc15C1/

反應(yīng)條件參數(shù)確pH圖2-3pH對亞硫酸銨反應(yīng)速率的影由圖可知，pH值存在一個臨界值，當(dāng)pH值小于此臨界值時，亞硫酸銨氧化率隨著pH值的增加而增大，當(dāng)pH值大于此臨界值時，亞硫酸銨的氧化率隨著pH的增加而減小。最終的產(chǎn)物選擇為硫酸銨，因此需要盡可能的將pH調(diào)高，把亞硫酸氫根轉(zhuǎn)化為亞硫酸根，因此pH值選擇在亞硫酸銨氧化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)釜體DN的確根據(jù)反應(yīng)動力學(xué)方程，以及CSTR體積計算公式，可以求出規(guī)定轉(zhuǎn)化率的 R 3.14*104

04

2

3

0.65SO4 Q0CA0CA AAspenPlusV8.4流程模擬中查看反應(yīng)器前后物料變化信息，根據(jù)計33440Q46.313m3/0 48084.7m3/A A0選取反應(yīng)釜裝填系數(shù)0.8，由VV0，可得設(shè)備體VV010.2 對于氣—液相類型選取H/Di1.234343將計算結(jié)果圓整至公稱直徑標(biāo)準(zhǔn)系列，選取筒體直徑Di2400mm釜體筒體壁厚的假設(shè)Sn=13mm在t=60?C下查得S31602材料 全考慮，所有焊縫系數(shù)都有0.85，t=60?C，C1=0.3mm，C2=2mm。S Sc由 2tc由

C

0.921200.85

nn圓整S/13mmSnn釜體長度H的設(shè)設(shè)每一米高的筒體積

HV

12.751.97 體高度圓整為封頭的設(shè)設(shè)封頭壁厚Sn=9mm，EHAHF=mm,h4HDi46102400高度 h=610-10=600mm，V=0.5591m 2-1頭的尺公稱直徑總深度內(nèi)表面積容積下部結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)尺寸Dmin=180D2。反應(yīng)釜夾套設(shè)

2-4封頭下部?????

??0? 11.7???j = 2 = 4×選取夾套高度Hj=2350mm，則H0=H-Hj=33mm，這樣是便于筒體法蘭螺栓傳熱面積的校DN=2400釜體下封頭的內(nèi)表面積Fh=3.5705m2DN=2400筒體（1m高）的內(nèi)表面積F1=7.55m2夾套包圍筒體的表面積FS=F1×H則需進(jìn)行傳熱面積的校核，即，將Fh+Fs=21.3148m2與工藝需要的傳熱面積F=20.5m2進(jìn)行比較。Fh+Fs≥F，所以不需要在釜內(nèi)另設(shè)置蛇管。反應(yīng)釜附件的選型及尺寸設(shè)DN=2400mm、PN=0.6MPaGII6I-1300JB/T4702-2000Q345R。2-2釜體法蘭尺螺DDh接管名 密封面墊片尺墊片材式外徑接管名 密封面墊片尺墊片材式外徑內(nèi)徑厚度2200020022-3配用件材墊螺螺法墊A2-4管法蘭尺接管名 直連接尺 度C 徑徑徑量n4444444?44表2-5密封面形式及墊片尺22222222攪拌軸的結(jié)構(gòu)及尺寸攪拌軸的長度L近似由釜外長度L1、釜內(nèi)未浸入液體的長度L2、浸入液體的長度L3三部分構(gòu)成。即：L=L1+L2+L3。其中L1=H-M(H:機(jī)架高;M:機(jī)輸出軸長度)??i

??????? 式中VC—操作容積（m3；VF—釜體封頭容積（m3；Di—筒體的內(nèi)??i

1.6?4??× =4液體的總裝填高度??2=1545+2(25+300)?1515.3=浸入液體攪拌軸的長度L3攪拌槳的攪拌效果和x槳浸入液體內(nèi)的最佳深度為：S=2??=2??3 當(dāng)Di=Hi時為最佳裝填高度；當(dāng)Di<Hi液體的長度L3=320mm，攪拌軸的長度L為 圓整取L=2365mm電機(jī)（防爆標(biāo)志dIIT4。根據(jù)電機(jī)功率P=1.8KW、轉(zhuǎn)速n=100r/min,由機(jī)械設(shè)32-16選用的電機(jī)型號為：Y100L1-4。根據(jù)電擊功率、攪拌軸的轉(zhuǎn)速、傳動比選用直聯(lián)擺線針輪機(jī)（HG5-745-78）,標(biāo)記ZLD2.0-4A-252-72-6。圖2-5直連擺線針輪表2-6直連擺線針輪機(jī)安裝尺Dn-P6-4EhbBMe.5.8壓力校內(nèi)筒體內(nèi)壓計中航內(nèi)筒體內(nèi)壓計中航一航空動力控制系統(tǒng)GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度內(nèi)徑 (板材試驗溫度許用應(yīng)力鋼板負(fù)偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)= =8.50e=n-C1-C2=n 試pT=1.25p[]= T0.90s T=pT.(Die)=T合2e[]t (Die)=pc(Diet =et合內(nèi)筒體外壓計中航航空動力控制系GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度內(nèi)徑 (板材試驗溫度許用應(yīng)力鋼板負(fù)偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)試pT=1.25p T0.90s T=pT.(Die)=2eT合=e=n-C1-C2=n 筒體外徑Do=Di+2n=A B D20時，[pB Do/Doe20時[p]min{(2.250.0625)B,2o Do/ Do/ Do/合內(nèi)筒上封頭內(nèi)壓計中航一航空動力控制系GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度內(nèi)徑曲面深度 (板材試驗溫度許用應(yīng)力鋼板負(fù)偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)試pT1.25p[ T0.90s T=pT.(KDi0.5eh)=2ehT合1 D2K 2i=6 2h i h=2[]t0.5 =ceh=nh-C1-C2=min=nh=滿足最小厚度要壓力計2[]t KD = 合內(nèi)筒下封頭內(nèi)壓計中航一航空動力控制系GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度內(nèi)徑曲面深度 (板材試驗溫度許用應(yīng)力鋼板負(fù)偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)試pT1.25p[ T0.90s T=pT.(KDi0.5eh)=2ehT合1 D2K 2i=6 2h i= =6.01 2[]t0.5eh=nh-C1-C2=min=nh=滿足最小厚度要壓力計算2[]t KD = 合內(nèi)筒下封頭外壓計中航一航空動力控制系GB150.3-計算壓力設(shè)計溫度內(nèi)徑曲面深度 (板材試驗溫度許用應(yīng)力鋼板負(fù)偏差腐蝕裕量焊接接頭系數(shù)試pT=1.25p=T0.90s 2eT合厚度計算h=eh=nh-C1-C2=nh=外徑Do=Di+2nh=系數(shù)K1 A A=K1Do/e =BB=壓力計算B[p]=(K1Do/e)=夾套圓筒體計中航一航空動力控制系GB150.3-0設(shè)計溫度60內(nèi)徑2500 (板材試驗溫度許用應(yīng)力189189345鋼板負(fù)偏差0腐蝕裕量2焊接接頭系數(shù)0= =5.61 CC=5 81848試pT=1.25p[]= T0.90s T=pT.(Die)=T合2e[]t(Die=tpc(Die)=t合GB150.3-內(nèi)徑 pT1.25p[ T0.90s=T=pT.(KDi0.5eh)=2ehT1 D2K 2i=6 2h i h=2[]t0.5 =eh=nh-C1-C2=min=nh壓力計算2[]tKDi=接管 N1,:設(shè)計條件簡圖φ2℃角o12 補強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù)018A1+A2+A3 mm2AA-結(jié)論:接管N2,:設(shè) 件簡圖℃2角o12開孔補強(qiáng)計算1 A-結(jié)論:根據(jù)GB1506.1.3節(jié)的規(guī)定,接管N3,:設(shè) 件簡圖℃2角-o12 1補強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù)018A1+A2+A3 mm2AA-結(jié)論:中航一航空動力控制系統(tǒng) N外力矩N殼體許用應(yīng)力法蘭f螺栓bd數(shù)量個墊片DDhNmbb0>b=b=2.53b0>DGD外+D內(nèi)DG=D外螺栓受力計算Wa=πbDGy=NWp=Fp+F=NAm=max(Ap,Aa)=Abnd2=4力矩計操作FD=0.785D2i=NLD=LA+=MD=FD=NFG==NLG=0.5(Db-DG=MG=FG=NFT=F-=NLT=0.5(LA+1+LG=MT=FT=N外壓MpFD(LDLG)+FT(LT-LG內(nèi)壓MpMp=NW=NLG Ma=WLG=NMoMpMa[]ft/[]fMo=N螺栓間距校 =Ln (查GB150-20117-Lmin Lmax形狀常數(shù)定h0Di0h/ho=K=Do/DI=10K7-9ZY7-37-eFh7-57-7-1/of=d1Uho =d1Uho =fψ=δf==4fe13