氧化反應器設計
化學反應器是化工生產過程中一系列設備中的核心設備。化工技術過程開發的成功與否很大程度上取決于反應器內流體的溫度、濃度、停留時間及溫度分布、停留時間分布的控制水平和控制能力。化工生產的工藝過程決定了反應器的結構型式，反應器的結構型式對工藝過程又有一個促進和完善的作用，同時反應器的結構型式在某種程度上也決定著產品的質量和性能。因此，化學反應器的選型、設計計算和選擇最優化的操作條件是化工生產中極為重要的課題。
本課題根據已知的均四甲苯催化氧化法制取均酐的最佳工藝參數，對其核心設備氧化反應器進行了結構選型和較為詳細的結構設計計算，并對反應器的制造工藝進行了詳細的說明，對反應器的制造、組裝、檢驗及使用進行了說明。最終確定的反應器設備在滿足結構合理性的基礎上，實現了溫度分布、濃度分布及反應時間等化工工藝參數的控制要求，使得產品質量和性能得以保證。
關鍵詞：反應器；結構設計；列管式固定床反應器；均酐裝置
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第一章 緒 論 ………………………………..……………………..……………………….1
1.1 前言 2
1.2反應器簡介 2
1.3反應器的分類 2
1.4設計定義 4
1.5相關工藝參數 ……………………………...………………………………….…...4
1.6反應器型式的選擇………………………………………...……………………........5
1.7列管式反應器的概述……………………………………...………………………....5
1.8操作考慮…………………………………………………….………………………..7
第二章反應器的工藝計算………………………………………………..…………………...8
2.1工藝流程概述 8
2.2反應器的物料衡算及反應管的選擇 9
2.2.1物料衡算 9
2.2.2 床層體積的確定 10
2.2.3 反應列管管長、管徑、管數的確定 10
2.4.4 反應管排列方式及管間距的確定 11
2.4 床層壓降的計算 12
2.5反應器的熱量衡算 12
2.6反應器殼層流體對壁給熱系數的計算 13
2.7殼程壓降的計算 14
2.8反應器管程進出口接管公稱直徑的確定 15
第三章 反應器的結構設計及強度計算 17
3.1 概述 17
3.2 殼體、管箱、封頭厚度的確定及強度校核 17
3.2.1殼體壁厚計算及強度校核 17
3.2.2管箱壁厚的計算 18
3.2.3管箱封頭的厚度計算 19
3.3管程水壓試驗強度校核 20
3.4殼程水壓試驗強度校核 21
3.5管箱法蘭設計 21
3.6 管板與殼體、管箱、反應管的連接結構設計 22
2.6.1 殼體與管板的連接結構 22
2.6.2 管箱與管板的連接結構 22
2.6.3 反應管與管板的連接結構 22
3.7管板法蘭及管板的結構設計 23
3.7.1墊片的選型與校核 23
3.7.2 等頭雙頭螺栓的選型 ………………………………………………………25
3.7.3管板法蘭的強度校核 25
2.7.2管板的強度校核 30
3.8膨脹節的結構設計 42
3.8.1膨脹節結構選型 42
3.8.2 膨脹節的設計計算及強度校核 44
3.9安全防爆口設計 48
3.10 催化劑支撐件的設計 48
3.10.1支撐件的結構介紹 48
2.10.2 復合彈簧的強度校核 49
3.11支座的選用及強度校核 ………………………………………….49
2.11.1 支座的選用及其載荷計算 49
2.11.2 支座強度校核……………………………………………………..……….50
3.12 其他零部件結構設計 51
3.12.1反應器殼程熔鹽通道的設計 51
3.12.2 上、下分布板的結構設計 52
第四章 反應器的制造、組裝、檢驗及使用 53
4.1 材料選擇說明 53
4.1.1 主要受壓元件 53
4.1.2 焊接材料 53
4.2 主要制造工藝 53
4.2.1 主要零部件的制造 53
4.2.2反應器的組裝 55
4.3 焊接工藝說明 55
4.3.1材料的可焊性評價………………………………...……………….………..56
4.3.2焊接材料的選擇……………………………………...……….……………..57
設計小結 58
致謝 62
參考文獻……………………………………………………………….……………………..63
附錄……………………………………………………………………….………………… .65
第一章 緒 論
1.1前言
本設計書是在均四甲苯空氣氣相氧化法制取PMDA的工藝基礎上，根據畢業設計課題“氧化反應器結構設計”的整體設計過程編寫而來的。全設計書共分為四章：第一章為前言部分對反應器作了簡單的介紹。第二章為反應器的工藝計算。第三章為反應器的結構設計，主要對反應器內各受壓元件進行了詳細的強度設計及校核。第四章為反應器各部件的制造工藝及組裝程序介紹。本設計中各部分嚴格按照各種規范及標準進行，在保證反應器結構合理的基礎上，進一步確保產品的質量和性能。
