年产1.5万吨DOTP生产工艺流程及反应釜的设计
夹套设计采用蜂窝锥体连接，取相对反力矩系数m?1.0，d0?40mm，
tP?tT?200mm，则：
to?tPtT?200mm
② 按平板计算加撑区域尺寸
由
d0及m查得：强度系数f?4.6,f?4.6
56toa. 加撑区域壁厚按下式计算
容器筒体S1R?to???1f5???2f5P2P2?(2???2toPD1R)2，S1?S1R?C
夹套筒体S2R?to,S2?S2R?C
代入相关数据得：
0.123?1.9?200?S1R?200????12.09mm
113.6?4.6?2?113.6?200??2S1?12.09?2.6,即S1?14.69mm，圆整为S1?16mm S2R?200?1.9?12.085mm,圆整为S2?16mm13mm
113.12?4.6b. 计算节距按下式确定
t1?S1?C????1??f?PD??1R?1?5?P22???1S1?C??????????2???，??t2??S2?C????2?fP26,代入数据得：t2?221.75mm
代入数据得：t1?222mm，t2?221.75mm
校核可知有效节距为to?min?t1;t2?,故to取200mm合适。 ③ 夹套的边缘区域
夹套边缘至第一排蜂窝锥体的距离应满足：
15
年产1.5万吨DOTP生产工艺流程及反应釜的设计
??t??tL?tP?min?1;0.5??tf?P6????t???tK?tT?min?1;0.5??tf?T6???t1计算得：0.5??0.5??0.966tPf64.6tL?tP?min?1;0.966?,即tL?194mm,取tL?150mmtK?tT?min?1;0.966?,即tK?194mm,取tK?150mm④ 蜂窝锥体壁
S2R?Pt2PtT? 0.7??d0?S2??min????1;???2?2??40?其中??1????1????0.969,S2?S2R?C,a?S2
4?t0?4?200??代入数据可得：
??d0?2S2R?1.9?200?200?0.969?12.33mm
0.7???40?16??min?113.12;113.6?S2?14.935mm,圆整为S2?16mm
⑤ 校核临界压力
夹套内许用应力对于容器壁:
22????S?C??PD?21R?P2?????1tt?f5?1??2?S?C??????PT????11???????0.123?200?2?13.42?113.6??4.6??1?????2.336MPa
200?2002?113.6?13.4??????故?P2??P2,满足工艺要求。对于夹套壁:
2S2?C??13.42?P2?????2tt?f6?113.12?200?200?4.6?2.335MPa
PT故?P2??P2,满足工艺要求。⑵ 封头厚度计算
带蜂窝夹套的封头根据设计压力P，按GB150进行强度计算，承受外压Pj时，
16
年产1.5万吨DOTP生产工艺流程及反应釜的设计
夹套覆盖范围内容器封头和夹套封头各自的加撑区域均作为平板按上式（同筒体）计算，时S3、S4分别为筒体夹套封头厚度。故考虑工艺及安装要求，S3=S1=16mm，S4=S2=16mm。
当夹套反应釜筒体同时承受内压、外压时，取承受外压时厚度较大者，故反应釜厚度如下：
筒体S1?16mm，筒体封头S2?16mm 夹套S3?16mm，夹套封头S4?16mm
3.3.4 水压试验校核
对反应釜的罐体及夹套分别进行水压试验，并校核圆筒应力στ。 3.3.4.1 罐体水压试验校核
试验压力：PT?1.25Pc1?1.25?0.133?0.16625MPa 试验许用应力：?T?PTDi??e2?e???0.16625??2000?13.4??12.490MPa
2?13.4由参考文献[6]得：材料20R的屈服点应力?S?245MPa
?0.9??s?0.9?0.85?245?187.425MPa ??T＜0.9??S,即罐体水压试验满足强度要求。
3.3.4.2 夹套水压试验校核
试验压力PT?1.25Pc2?1.25?1.9?2.375MPa 试验许用应力?T?PTDi??e2?e???2.375??2000?13.4??185.516MPa
2?13.4?0.9??s?0.9?0.85?245?187.425MPa ??T＜0.9??S,即夹套水压试验满足强度要求。
3.3.4.3 水压试验操作过程
（1）釜体水压试验操作过程，在保持釜体表面干燥的条件下，首先用水将釜体内的空气排空，再将水的压力缓慢升至0.166MPa，保持压力不低于30min，然后将压力缓慢降至0.13MPa，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄漏和
17
年产1.5万吨DOTP生产工艺流程及反应釜的设计
明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压将釜体内的水排净，用压缩空气吹干釜体，若质量部合格，补修后重新试压直至合格为止，在水压试验合格后再做气压试验。压力表的最大量程：PMPa T?2?0.166?0.332表?2P（2）夹套水压试验，压力表的量程P水温?15℃Tj?2?2.375?4.75MPa，表?2P夹套水压试验操作过程，在保持夹套表面干燥的条件下，首先用水将夹套内的空气排空，再将水的压力缓慢升至2.75MPa，保持压力不低于30min，然后将压力缓慢降至2.2MPa，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄漏和明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压将釜体内的水排净，用压缩空气吹干釜体，若质量部合格，补修后重新试压直至合格为止，在水压试验合格后再做气压试验。
3.3.5 反应釜夹套几何尺寸的确定
3.3.5.1 夹套直径Dj的确定
根据罐体工艺要求，采用蜂窝折边锥体式夹套。由参考文献[8]可知：
DN?2000mm，Dj?2080mm
夹套下封头形式同筒体封头，直径与夹套筒体相同。 3.3.5.2 确定夹套高度H2
夹套高度由传热面积决定，不能低于料液高。 装料系数??0.8 料液高：
HL???V?V封??V1m??0.8?8.34?1.1257??3.142?1.765m?1765mm
封头高度：
H2?HL?H525?1765??1940mm，取H2?2000mm 333.4 夹套传热计算
3.4.1 热量计算
不考虑开车工况时釜内反应的非稳态工况，且连续反应釜内参数不随时间变化，故可看作为稳态过程，忽略反应中的热损失,反应过程中的反应热即为所需热量,即：
18
年产1.5万吨DOTP生产工艺流程及反应釜的设计
Q?n??rHm
表3-1 反应釜内物料物性参数
物性参数 物料 DMT 辛醇 水蒸气 甲醇 150 110 215 / 1.943 2.23 / / -24020 -1262 / -715.524 / / 1902.5 / 进料温度 ／℃ 比热容 /(kJ/㎏.k) 燃烧焓 /(kJ/mol) 蒸汽热 /(kJ/kg) 将反应看做：A?2B?C?2D 由?rHm??Hc?生成物???Hc?反应物?可知：
?rHm???HDOTP?2?H甲醇????HDMT?2?H辛醇? ???24020?2?715.524????24020?2?1262? ?1092.952KJ/h故：Q?21918.173?1092.952?61424.387KJ/h?17.062KW
3903.4.2 校核热负荷
3.4.2.1 确定传热面积
热衡算式：Q?Whr?KS?t
式中，K—总传热系数；
S—传热面积；
?t—温差.
根据参考文献[9]，取K参考值为250W/(m.℃) 由式Q?KS?t可得：S?3.4.2.2 校核K值
Q17062??13.650m2 K?t250??215?210?11n?i1?????RS1?RS2 K?1i?1?i?219