目 录
摘要 .................................................................................................................................................... 4 1 前言 ............................................................................................................ 5 1.1 概述 ......................................................................................................... 5 1.2 研究意义 ................................................................................................. 5 1.3 反应釜的发展趋势 ................................................................................. 5 2 工艺原理（羰基合成和丁醛加氢） ........................................................ 6 2.1 丁醛生产工艺原理 ........................................................................... 6 2.2 丁醇生产原理 ................................................................................... 6 3 工艺流程简介 ............................................................................................ 7 4 反应器的设计 ............................................................................................ 8 4.1 反应器的种类和特点 ....................................................................... 8 4.1.1釜式反应器 ............................................................................... 8 4.1.2 管式反应器 .............................................................................. 9 4.1.3 塔式反应器 .............................................................................. 9 4.1.4 固定床反应器 ........................................................................ 10 4.1.5 流化床反应器 ........................................................................ 10 4.2 选型依据 ......................................................................................... 11 4.3 羰基合成反应器设计 ................................................................... 11 4.3.1 反应器的类型确定 ................................................................ 11 4.3.2 化学反应 ................................................................................ 12 4.3.3 物料衡算 .............................................................................. 13
4.3.4 体积的计算 ............................................................................ 14 4.3.5 筒体的高度和内径 ................................................................ 15 4.3.6 外压筒体壁厚的设计 ............................................................ 15 4.3.7 夹套的计算 ............................................................................ 16 4.3.7.1 夹套的内径和高度 ....................................................... 16 4.3.7.2 夹套厚度 ....................................................................... 16 4.3.8换热计算 ................................................................................. 17 4.3.8.1所需的换热面积 ............................................................ 17 4.3.8.2 实际换热面积 ............................................................... 17 4.3.8.3 冷却水用量 ................................................................... 17 4.3.9 电动机的轴功率 .................................................................... 17 4.3.9.1轴封摩擦损耗功率的计算 ............................................ 17 4.3.9.2电动机的功率计算 ..................................................... 18 4.4搅拌器的计算与选择 ...................................................................... 18 4.5搅拌釜的重量 .................................................................................. 18 4.6设计结果一览表 ............................................................................. 18 4.7丁醛加氢反应器设计 ...................................................................... 19 4.7.1 反应器的类型确定 ................................................................ 19 4.7.2 物料衡算 ................................................................................ 20 4.7.3 反应器结构参数设计 ............................................................ 21 4.7.3.1 反应管数计算 ............................................................... 21 4.7.3.2 反应管分布面积计算 ................................................... 22
4.7.3.3 反应器直径计算 ........................................................... 22 4.7.3.4 管程压力降的计算 ....................................................... 22 4.3.7.5 反应器壁厚的计算 ....................................................... 23 4.7.3.6 封头的计算和选型 ....................................................... 23 （1）计算过程 .......................................................................... 23 （2）选型依据 .......................................................................... 24 4.3.7.7 反应器的高度计算 ....................................................... 24 4.3.4 开孔补强的计算 .................................................................... 24 4.3.5 各个重量的计算 .................................................................... 25 4.3.5.1塔体重量 ........................................................................ 25 4.3.5.2内件质量 ........................................................................ 25 4.3.5.3保温层重量 .................................................................... 26 4.3.5.4 催化剂的用量 ............................................................... 26 4.3.6 热量衡算 ................................................................................ 26 4.3.7 反应器接管的计算 ................................................................ 27 4.3.7.1进料管的计算 ................................................................ 27 4.3.7.2出料管的计算 ................................................................ 27 4.3.7.2 导热油接管的计算 ....................................................... 27 4.5设计结果一览表 ............................................................................. 28 4.6反应器选型一览表 ......................................................................... 28 结论与展望 .................................................................................................. 29 致谢 .............................................................................................................. 30
参考文献 ...................................................................................................... 30
年产40万吨丁辛醇反应釜设计
学 生：金辉 指导教师：张争光
（材料与化工学院）
摘要：反应器是化工石油等工业中广泛使用的重要生产设备，是人们通过一定的手段抑制副反应，提高转化率和提高生产能力的化学反应设备。本次设计的是年产40万吨丁辛醇反应釜，通过对反应器的物料衡算，确定反应器的工艺尺寸，器内物件尺寸的确定，附件的设计，并简要进行了设备强度和稳定性计算。 关键词：反应器； 工艺计算； 设备选型
Reactor design of 400,000 t/a of
Oxo Chemical Plant
Student:jin hui Tutor:Zhang Zhengguang
(College of Materials and Chemical Engineering, Three Gorges University,
Hubei Yichang)
Abstract :The reactor is an important chemical production equipment, oil and other industries widely used, is that people suppress side reactions by some means to improve the conversion rate and increase the production capacity of the chemical reaction device. This design is 400,000 tons Oxo reactor by reactor material balance to determine the reactor geometries, design determine the size of the object within the device, attachments, and briefly made the strength and equipment stability calculation.
Keywords ：The reactor ; process calculation; equipment Selection
1 前言
1.1 概述
本项目为年产40万吨丁辛醇反应器的设计，主要以羰基合成工段的反应和丁醇加氢工段的反应为主，通过对生产要求和反应设备类型的不断协调和优化，在国家标准的基础上设计出一套合理的反应设器来实现工业生产要求。在确定的生产工艺的前提下对反应器进行了选型和优化。在全厂物料衡算数据的基础上对反应设备的一些结构参数进行了计算、对反应进行时的一些能量变化进行了热量衡算。最终在上述诸多因素的协调下设计出了一套合理的反应器。
1.2 研究意义
反应设备的设计和选型是整个工艺生产的基础也是其他设备的选型和设计的依据。在满足工艺要求的条件下，考虑反应设备的固定投资费用和操作费用，进行进一步模拟计算、设计和选型。设计主要包括工艺参数设计、基本参数设计和机械设计。工艺参数设计对反应设备的生产能力、催化剂用量、压力、物料和能量等操作参数作了设计；基本参数设计部分完成了反应设备的选型、挡板的选型和参数设计、搅拌桨负荷性能校核等内容的设计；机械工程设计部分设计内容为反应设备的材质壁厚、封头、接管、开口和支座地基。以达到反应高效率的和设备低投资的最优平衡状态。
1.3 反应釜的发展趋势
反应釜行业在几十年的发展中，经历了从无到有、从小到大的成长历程。虽然
我国反应釜设备行业起步较晚，但是依托于我国机械工业的迅猛发展，反应釜设备行业的市场需求量与日俱增。反应釜设备主要适用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品等行业，常用的反应釜设备，如钛反应釜、实验室反应釜、不锈钢反应釜、磁力反应釜等设备，我国均能生产满足市场供应，对于一些较新型的技术也都已开发研究，今后几年，我国反应釜设备需求将进一步增长。这就要求企业不断对技术进行创新，生产满足市场需求的产品。
随着科学技术的发展，设备有大型化发展的趋势，也要求搅拌设备大型化。如国外聚合釜的容积已由最初的8～40m3扩大到60～100m3，最大的已达到140m3。采用大型聚合釜可大大减少操作和检修人员，有利于自动化，减少投资，提高生产率，稳定产品质量。随着容积的大型化，釜型逐渐由细长型向矮胖型发展，而且采用底部搅拌的方式越来越多。
总的来说，随着设备行业的发展，反应釜要求越来越高。化工生产对反应釜的具体要求和发展趋势如下：
1、大容积化，这是增加产量、减少批量生产之间的质量误差、降低产品成本的有效途径和发展趋势。染料生产用反应釜国内多为6000L以下，其它行业有的达30m3；而其它行业可达120 m3。
2、反应釜的搅拌器，已由单一搅拌器发展到用双搅拌器或外加泵强制循环。国外，除了装有搅拌器外，尚使釜体沿水平线旋转，从而提高反应速度。
3、以生产自动化和连续化代替笨重的间隙手工操作，如采用程序控制，既可