doe中國國電

Jo盛Wc川NAGUOWAN

國電中石化寧夏能源化工

年產(chǎn)30萬噸醋酸乙烯項目

典型設備設計及造型說明書

指導教師：鐘秦、陳遷喬、丁杰、張舒樂

團隊成員：代明萱、張銘甲、趙金燕、陳夢晴、孟亞寒

南京理工大學DZCM團隊

國電中石化寧夏能源化工年產(chǎn)30萬噸醋酸乙烯項目典型設備設計及選型說明書

錄

第一章總論..............................................1

1.1設備的選型目的和基本要求................................................1

1.2化工設備類別............................................................1

1.3設備的設計和選型原則....................................................1

1.4設計標準與依據(jù)..........................................................2

1.5全廠設備概況............................................................2

第二章反應器設計........................................4

2.1概述.....................................................................4

2.2反應器的類型...........................................................4

2.3反應器基礎參數(shù)的設計....................................................5

2.3.1反應器的選擇......................................................5

2.3.2催化劑的選擇......................................................6

2.3.3設計壓力的確定....................................................6

2.3.4設計溫度的確定....................................................6

2.3.5反應原理...........................................................6

2.4固定床反應器的設計......................................................7

2.4.1反應器內物料衡算..................................................7

2.4.2反應器結構設計....................................................8

2.4.3反應器選材及其他結構與尺寸設計..................................13

2.5強度校核................................................................19

2.6反應器設計結果一覽表...................................................56

2.7列管式固定床反應器的創(chuàng)新設計部分......................................58

2.8設備條件圖.............................................................58

第三章塔設備...........................................60

3.1概述....................................................................60

國電中石化寧夏能源化工年產(chǎn)30萬噸醋酸乙烯項目典型設備設計及選型說明書

3.2設計要求...............................................................60

3.3塔設備的類型...........................................................60

3.2.1類型及選型依據(jù)...................................................60

3.2.2板式塔............................................................62

3.2.3填料塔............................................................64

3.4塔設備的選擇標準.......................................................65

3.5塔型的選擇.............................................................66

3.6塔設備設計舉例（以精儲塔T0301為例進行設計）.........................66

3.6.1塔設備設計步驟...................................................66

3.6.2塔的型式選擇.....................................................66

3.6.3設計條件..........................................................67

3.6.4塔的水力學數(shù)據(jù)...................................................73

3.6.5塔的結構設計.....................................................75

3.6.6強度校核..........................................................84

3.6.7設備條件圖.......................................................104

第四章?lián)Q熱器..........................................106

4.1概述...................................................................106

4.2換熱器的分類..........................................................106

4.3換熱器選型............................................................108

4.3.1選型原則.........................................................108

4.3.2選型步驟.........................................................110

4.4設計實例（以E0202混合氣冷卻器為例）................................112

4.4.1工藝參數(shù)匯總.....................................................112

4.4.2結構參數(shù).........................................................113

4.4.3EDR模擬結果....................................................116

4.4.4強度計算.........................................................117

4.4.5換熱器設計結果..................................................146

4.4.6設備條件圖.......................................................146

4.5選型結果..............................................................147

國電中石化寧夏能源化工年產(chǎn)30萬噸醋酸乙烯項目典型設備設計及選型說明書

第五章泵148

5.1概述...................................................................148

5.2泵的分類..............................................................148

5.3泵的選擇..............................................................150

5.3.1選用原則.........................................................150

5.3.2選型示例.........................................................152

5.3.3選型結果.........................................................155

第六章壓縮機..........................................156

6.1概述...................................................................156

6.2壓縮機的類型..........................................................156

6.3壓縮機的選型..........................................................156

6.3.1選型依據(jù).........................................................156

6.3.2選型原則.........................................................157

6.3.2選型示例.........................................................158

6.3.3選型結果.........................................................158

第七章儲罐............................................159

7.1概述...................................................................159

7.2儲罐的分類............................................................159

7.2.1立式儲罐.........................................................159

7.2.2臥式儲罐.........................................................160

7.2.3立式圓筒形固定頂儲罐系列(HG21502.1-1992)...............................................160

7.2.4立式圓筒形內浮頂儲罐系列(HG21502.2-1992)...............................................160

7.2.5球罐系列(GB/T17261-1998)................................................................................160

7.2.6低壓濕式氣柜系列(HG21594-1992)..................................................................161

7.3儲罐的選型............................................................161

7.3.1選型原則.........................................................161

7.3.2原料儲罐.........................................................161

7.3.3輔助原料儲罐(NMP儲罐V0504)........................................................................162

7.3.4成品儲罐.........................................................162

III

國電中石化寧夏能源化工年產(chǎn)30萬噸醋酸乙烯項目典型設備設計及選型說明書

7.3.5回流罐...........................................................165

7.3.6緩沖罐...........................................................166

7.3.7混合罐...........................................................168

第八章氣液分離器......................................169

8.1概述...................................................................169

8.2氣液分離器的類型......................................................169

8.3氣液分離器的選型......................................................169

8.3.1選型原則.........................................................169

8.3.2設計目標.........................................................170

8.3.3選型示例（以V0304精制塔塔釜氣液分離器為例）.....................170

8.3.4選型結果.........................................................181

第九章液液分相器......................................182

9.1概述...................................................................182

9.2設計步驟..............................................................182

9.2.1分散相和連續(xù)相的確定............................................182

9.2.2確定分散相的沉降速度............................................182

9.2.3計算分相器直徑和長度............................................183

9.2.4核算分散相在分散帶的停留時間....................................183

9.3設計實例（以V0306混合液分相器為例）...................................183

9.3.1物流參數(shù).........................................................184

9.3.2分散相和連續(xù)相的確定............................................184

9.3.3分散相的沉降速度................................................184

9.3.4分相器的直徑和長度..............................................184

9.3.5分散相在分散帶的停留時間........................................184

9.4選型結果..............................................................185

第十章靜態(tài)混合器......................................186

10.1概述..................................................................186

10.2X0101乙煥醋酸氣體混合器............................................188

IV

國電中石化寧夏能源化工年產(chǎn)30萬噸醋酸乙烯項目典型設備設計及選型說明書

第一章總論

1.1設備的選型目的和基本要求

化工設備的工藝設計與選型是在物料衡算和熱量衡算的基礎上進行的，其目的是決定工

藝設備的類型、規(guī)格、主要尺寸和數(shù)量，為車間布置設計、施工圖設計及非工藝設計項目提

供足夠的設計數(shù)據(jù)。

過程設備的第一個基本要求是能滿足工藝要求。對于工藝上所要求的溫度、壓力、液位、

流量等都需要過程設備來實現(xiàn)。在滿足工藝要求的同時，過程設備也必須保證有足夠的強度，

不會在操作過程中遭到破壞。還有一個基本要求，經(jīng)濟上要合理。在滿足前一個基本要求之

后，要考慮盡量降低設備的生產(chǎn)費用和操作費用，這樣才能使企業(yè)獲得更大的利益。

1.2化工設備類別

化工設備從總體上分為兩類，一類稱定型設備或標準設備，這是由一些加工廠成批成系

列生產(chǎn)的設備，通俗地說，就是可以買到的現(xiàn)成的設備，如泵、反應釜、換熱器、大型儲罐

等；另一類稱非定型設備或非標準設備，是指規(guī)格和材料都是不定型的、需要專門設計的特

殊設備，如反應器、塔器等。

1.3設備的設計和選型原則

1.合理性

即設備必須滿足工藝需求，與工藝流程、生產(chǎn)規(guī)模、工藝條件及工藝控制水平相適應，

在設備的許可范圍內，能夠最大限度地保證工藝的合理和優(yōu)化并運轉可靠。

2.可靠性和先進性

工藝設備的型式、牌號多種多樣，實現(xiàn)某一化工單元過程，可能有多種設備，要求設備

運行可靠。在可靠的基礎上考慮先進性，便于連續(xù)化和自動化生產(chǎn)，轉化率、收率、效率要

盡可能達到高的先進水平，在運轉的過程中，波動范圍小，保證運行質量可靠，操作上方便

易行，有一定的彈性，維修容易，備件易于加工等。

3.安全性

設備的選型和工藝設計要求安全可靠、操作穩(wěn)定、無事故隱患，對工藝和建筑、地基、

廠房等無苛刻要求，工人在操作時勞動強度小，盡量避免高溫高壓高空作業(yè)，盡量不用有毒

國電中石化寧夏能源化工年產(chǎn)30萬噸醋酸乙烯項目典型設備設計及選型說明書

有害的設備附件、附材，創(chuàng)造良好的工作環(huán)境和無污染.

4.經(jīng)濟性

設備的選擇力求做到技術上先進，經(jīng)濟上合理。

1.4設計標準與依據(jù)

《壓力容器》GB150-2011；

《鍋爐和壓力容器用鋼板》GB713-2008；

《奧氏體不銹鋼焊接鋼管選用規(guī)定》HG/T20537.1-I992；

《工藝系統(tǒng)工程設計技術規(guī)定》HGfT20570.9-1995;

《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》JB/T4709-2000；

《鋼制化工容器設計基礎規(guī)定》HG/T20580-2011；

《鋼制化工容器材料選用規(guī)定》HGrT20581-201l；

《化工設備基礎設計規(guī)定》HG/T20643-2012；

《化工設備設計全書一一塔設備》；

《固定式壓力容器》GB150-2011；

《塔器設計技術規(guī)定》HG20652-1998；

《壓力容器封頭》GB/T25198-2010；

《設備及管道保溫設計導則》GB8175-10987；

《石油化工塔型設備基礎設計規(guī)范》SH/T3030-2009；

《管殼式換熱器》GB151-2014；

《石油、重化學和天然氣工業(yè)用離心泵》GB/T3215-2007；

《離心泵效率》GB/T13007-2011；

《工藝系統(tǒng)工程設計技術規(guī)定氣-液分離器設計》HG/T20570.8-95；

1.5全廠設備概況

經(jīng)過工藝選擇、組合、模擬以及優(yōu)化，最終設計的工藝流程包括反應器6臺，塔設備

12臺，氣液分離器2臺，液液分相器1臺，泵90臺，換熱器62臺，各類罐33個，壓縮機

4個，靜態(tài)混合器1臺，共計設備211臺。

除塔設備、反應器及氣液分離罐、膜分離器、液液分相器為自主設計非標設備外，其余

設備均為標準設備。對于非標設備，均詳細書寫了設計說明書，對于標準設備，均做了設備

2

國電中石化寧夏能源化工年產(chǎn)30萬噸醋酸乙烯項目典型設備設計及選型說明書

選型，并整理了設備一覽表。

全廠重型機器多，如反應器，反應精儲塔，設備安裝時多采用現(xiàn)場組焊的方式。

3

國電中石化寧夏能源化工年產(chǎn)30萬噸醋酸乙烯項目典型設備設計及選型說明書

第二章反應器設計

2.1概述

化學反應過程和反應器是化工生產(chǎn)流程的中心環(huán)節(jié)，反應器的設計往往占有重要的地

位。由于反應器單元內部涉及很多復雜的過程，如：熱量的傳遞，溫度的變化，反應速率的

不穩(wěn)定，這都將影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和質量。所以反應器一直以來都是化工設計的一個難題。

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)及相關工業(yè)生產(chǎn)的

關鍵設備。由于化學反應種類繁多，機理各異，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，一個適合反應體系的反應器可大大提高目標產(chǎn)物的轉化率且能保證穩(wěn)定的操

作環(huán)境。

反應器設計的主要任務首先是選擇反應器的型式和操作方法，然后根據(jù)反應和物料的特

點，計算所需的加料速度、操作條件（溫度、壓力、組成）及反應體積，并以此確定反應器

主要構件的尺寸，同時還應該考慮經(jīng)濟的合理性和環(huán)境保護等方面的要求。

2.2反應器的類型

反應器主要分為管式、釜式、固定床、流化床、移動床等類型，他們的主要適用范圍和

特性見下表：

表2-1反應器的優(yōu)缺點

型式適用的反應優(yōu)缺點生產(chǎn)舉例

適用性廣，操作彈性大，連續(xù)操

苯的硝化，氯乙烯聚合，

液相，液-液相，液固作時溫度、濃度容易控制，產(chǎn)品

釜式釜式法高壓聚乙烯，順丁

相質量均一，但高轉化率時，反應

橡膠聚合等

容積大

返混小，所需反應器容積較小，石腦油裂解，甲基丁煥醇

管式氣相，液相

比傳熱面大，但對慢速反應，管合成，管式法高壓聚乙烯

4

國電中石化寧夏能源化工年產(chǎn)30萬噸醋酸乙烯項目典型設備設計及選型說明書

要很長，壓降大

返混小，高轉化率時催化劑用量乙苯脫氯，乙煥法制氯乙

氣-固（催化或非催化）

固定床少，催化劑不易磨損。傳熱控溫烯，合成氨，乙烯法制醋

相

不易，催化劑裝卸麻煩酸乙烯等

傳熱好，溫度均勻、易控制，催

蔡氧化制苯好，石油催化

氣-固（催化或非催化）化劑有效系數(shù)大；粒子輸送容

裂化，乙烯氧氯化制二氯

流化床相，特別是催化劑失活易，但磨耗大；床內返混大，對

乙烷，丙烯氨氧化制丙烯

很快的反應高轉化率不利，操作條件限制較

懵等

大

氣-固（催化或非催化）固體返混小，固氣比可變性大，

石油催化裂化，礦物的焙

移動床相，催化劑失活很快的粒子傳送較易；床內溫差大，調

燒或冶煉

反應節(jié)困難

2.3反應器基礎參數(shù)的設計

2.3.1反應器的選擇

固定床反應器又稱填充床反應器，催化劑顆粒裝填在反應器中，呈靜止狀態(tài)，是化工生

產(chǎn)中最重要的氣固反應器之一。

常用的固定床反應器下部設有多孔板，板上放置固體催化劑顆粒。流體自反應器頂部通

入，流經(jīng)催化劑床層后自反應器底部引出。催化劑顆粒保持靜止狀態(tài)，故稱之為固定床反應

器。

在本工藝流程中，主反應為氣相乙烘和醋酸蒸汽在200℃、L2bar條件下通過催化劑催

化反應生成醋酸乙烯，屬于氣固相反應，選用固定床反應器。

固定床反應器有3種基本形式：（1）軸向絕熱式。流體沿軸向自上而下流經(jīng)床層，床層

同外界無熱交換；（2）徑向絕熱式。流體沿徑向流過床層，可采用離心流動或向心流動形式,

床層與外界不發(fā)生熱交換。與軸向絕熱式反應器相比，徑向絕熱式反應器中流體流動的距離

較短，流道截面積較大，流體的壓力降較小，但結構較復雜。軸向絕熱式固定床反應器和徑

向絕熱式固定床反應器都屬絕熱反應器，適用于反應熱效應不大，或反應系統(tǒng)能夠承受絕熱

條件下由反應熱效應引起的溫度變化的場合。（3）列管式固定床反應器。由多根反應管并聯(lián)

構成，適用于熱效應較大的反應。乙快法制醋酸乙烯反應放熱較多，熱效應大，故而選擇列

5

國電中石化寧夏能源化工年產(chǎn)30萬噸醋酸乙烯項目典型設備設計及選型說明書

管式固定床反應器。

2.3.2催化劑的選擇

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，醋酸鋅負載的活性炭催化劑具有極好的催化活性，同時也是工業(yè)上常用的

催化劑。其主要參數(shù)見下表：

表2-2催化劑主要參數(shù)

參數(shù)名稱參數(shù)值參數(shù)名稱參數(shù)值

平均高度/mm5.4有效直徑/mm3.5

催化劑堆積密度/Kg

平均直徑/mm2.8570-600

.nr?

催化劑顆粒密度/Kg

外比表面積/in?.g'0.00217910

?m-3

催化劑熱導率/J.

內比表面積/m?,g-'3500.184

m".K1.s-,

2.3.3設計壓力的確定

查閱文獻可知，工業(yè)上乙煥法合成醋酸乙烯1.2bar,因此管程設計壓力為1.3bar。對殼

程介質來說，設計壓力選擇9bar。

2.3.4設計溫度的確定

醋酸鋅/活性炭催化劑在150-225C下有良好的活性。反應溫度越高，轉化率越大，但催

化劑失活越快。綜合考慮，將操作溫度定為200C,此時轉化率較高，且催化劑失活也不易

較快失活。故而設計溫度為200xl.l=220℃。

加壓水進口溫度為180C,設計溫度一般比操作溫度高15-30C,因此設計溫度為200C。

2.3.5反應原理

乙煥氣相法合成醋酸乙烯的主反應方程式為：

C2H2+CH3COOHTCH3COOCHCH2+H2O

副反應方程式：

6

國電中石化寧夏能源化工年產(chǎn)30萬噸醋酸乙烯項目典型設備設計及選型說明書

C2H2+H2O^CH3CHO

2CH3COOHTC4H6O3+H2O

2CH3COOH-CH3coe%+CO2+H2c

C2H2+2CH3COOHTC6H1OO4

CH3COOCHCH2+H2OtCH3COOH+CH3CHO

H3CHO^CH3CH=CHCHO

查得以乙煥吸附為控制步驟的動力學方程為：

一。=-k()exp(-Eo/RT)Pa

其中

12

k0=2.61x10rnol/(h-rn^MPd)

Eo=71988]/mol

2.4固定床反應器的設計

2.4.1反應器內物料衡算

反應器內物料衡算見下表：

表2-3反應器物料衡算

物料信息進口出口

質量流量(kg/h)摩爾流量(kmol/h)質量流量(kg/h)摩爾流量(kmol/h)

C3COOH37610.2626.28811549.5187.502

C2H21148574411.151035573962.11

H2O310.4417.23271.54933.97159

C6H10O400188.8771.29241

C4H6O337.7840.370225206.9332.02697

CR-ALD0018.81330.268412

CH3CHO00659.57614.9723

VAC3.73650.04340537215.6432.285

7

國電中石化寧夏能源化工年產(chǎn)30萬噸醋酸乙烯項目典型設備設計及選型說明書

CO20014.21970.323104

CH3OCH30018.76580.323104

NMP0000

總量1528195055.091528194605.07

反應器條件參數(shù)見下表:

表2-4反應器條件參數(shù)

參數(shù)反應器進口反應器出口

溫度(℃)180200

壓力(bar)1.21.1

氣相分率11

摩爾流量(mol/h)5055.094605.07

質量流量(kg/h)152819152819

體積流量(m3/h)158231164284

密度Pkg/m30.96580.930216

熱導率XJ/(rn?S?K)0.03776440.0407416

反應器進料溫度為180℃,反應溫度為200℃,1.2bar。

在200C,常壓下反應混合物有關物性數(shù)據(jù)如下：

熱導率入=0.042313J/(m?s?K)

粘度N=1.52513)<10何?s

密度P=0.955137kg/m3

比熱容Cp=2.301kJ/(kg.k)

醋酸轉化率為70%。

2.4.2反應器結構設計

2.4.2.1管程設計

1.催化劑填充量

反應器空速SV：根據(jù)四川維尼綸廠相關數(shù)據(jù)資料可確定反應器空速為320h'o

8

國電中石化寧夏能源化工年產(chǎn)30萬噸醋酸乙烯項目典型設備設計及選型說明書

152819

=158230.48雇//1

0.9658

273120

158230.48x---------------x-------------=112932.6相評

YON=273+180101.325

即有：VR=登=112932,6=352.91m3

式中：VR——催化劑的填充量，m3

VON——原料氣體體積(標準)流量，m3/h

Sv——體積空時，hJ

2.反應器管長度的設計

取空床速度為0.4447m/s,則床層截面積為：

V0N112932.6「,

2

AR=---=4,“"r—c/cc=70.54m

u00.4447x3600

則催化劑床層高度為：

V352.91

HR=—R=――=5.OOni

RAR70.54

催化劑床層空隙率為0.36,反應器管長為：

L=(1+0.36)HR=1,36HR=1.36x5.00=6.8m,圓整至7m。

3.管束尺寸和反應管排列

選取工業(yè)上常用的①40x3的列管，則反應管數(shù)為

VR352.91

n=7r—=s-----------------------a77741

-d2XH-X0.0342X5.00

4犬4R

考慮到產(chǎn)量、安裝運輸以及反應器的成本問題，每個反應器取13000根管，所需反應器

總數(shù)為6個。反應器之間采用分列排布，共2列，單列由3臺相同反應器組成。

9

國電中石化寧夏能源化工年產(chǎn)30萬噸醋酸乙烯項目典型設備設計及選型說明書

圖2T列管排列方式

反應器列管采用正三角形排列，排列緊湊，管外流體湍流程度高，換熱效果較好，取管

心'品巨t=1.25do=1.25x0.04=50mm=0.05m,

所以反應器殼體內徑為D=t(b-l)+2e

式中D—殼體內徑，mm

t一管心距，mm

b一橫過管束中心線的管數(shù)，管子按正三角形排列：b=l/SLn為換熱器的總管數(shù);

e—管束中心線上最外層管中心到殼體內壁的距離，一般取e=1.5d()o

代入數(shù)據(jù)得b=l.lgi=l.lxV13000=125,4名126：

e=1.5x40=60mm；

D=50x(126-1)+2x60=6370mm；

直徑圓整到6400mmo

4.床層壓降

床層壓力降的關聯(lián)式為

AP

萬

式中

152819

G___________________________=0.5994幻/(而's)

-78000X-X0.0342X3600

4

10

國電中石化寧夏能源化工年產(chǎn)30萬噸醋酸乙烯項目典型設備設計及選型說明書

dpG3.5X10-3x0.5994

Re”=214.9

〃(1-￡B)0.0000152513X(1-0.36)

150150

+1.75=+1.75=2.448

R?M218.4

0.955137X0.6282(1-0.36)

AP=2.448x3.5x10-350.363-5=17.08KPa

由于在生產(chǎn)流程中，流體的壓頭有限，床層壓降往往有重要影響，因此一般固定床中的

壓降不宜超過床內壓力的15%,計算出來的床層壓降符合要求。

2.4.2.2殼程設計

1.換熱介質

由于本反應放熱，若不及時移走反應放熱，管內溫度分布會嚴重不均，散熱不均，甚者

會導致催化劑高溫失活，故而應在殼程加入冷卻劑。反應溫度不同，選擇的冷卻劑也會不同。

一般反應溫度低于240℃時，選用加壓水作為移熱介質即可；反應溫度為250-300℃可采用

導熱油等作為載熱體；反應溫度在300℃以上采用熔融鹽作為載熱體。本反應溫度為200℃,

故而采用加壓水作為冷卻介質。加壓水進口溫度為180℃,進口壓力為0.8MPa。

2.反應放熱

CH3COOH+C2H2TCH3C00CHCH2A/7<0

通過aspen流程模擬可以得出反應熱負荷為44866612.82kJ/h=12463kW?

3.加壓水流量

管程為氣體，進口溫度為180℃,出口溫度為200℃,質量流量為152819kg/h。殼程走

加壓水，進口溫度取180℃,出口溫度為180℃的水蒸汽，單個反應器反應放出總熱為

7.478x109J/ho

加壓水在180℃下的物性參數(shù)為：P=886.9kg/m3,Cp=4.417kJ/(kg.k)o

則加壓水進口流量可按下列公式計算：

U4Cpl(T2-A)+W2Cp2(t2-t1)+W2r=Q

式中：W,一氣體質量流量，kg/h

W2一加壓水質量流量，kg/h

Cpi一氣體比熱，kJ/(kg.k)

ll

國電中石化寧夏能源化工年產(chǎn)30萬噸醋酸乙烯項目典型設備設計及選型說明書

Cp2一加壓水比熱kJ/(kg.k)

「一氣體進口溫度，℃

T2一氣體出口溫度，匕

L一加壓水進口溫度，。C

t2一水蒸汽出口溫度，℃

r—180C下水的汽化潛熱，kJ/kg

_Q-W4cpi(七-TJ_7.478x106-152818X2.301x(200-180)/6

“Cp2(^2—tj)+f4.395X(180—180)+2014.8

=3129.78kg/h

4.固定床和器壁間的傳熱膜系數(shù)

若采用一維模型時，忽略床層徑向分布，管內溫度在徑向無有差異，壁面?zhèn)鳠崮は禂?shù)

hw可按下式計算：

07—4.6X—

——=3.5cRe°，7xe”

A

式中：Rep—雷諾數(shù)，Rep=竽；

Pr—普朗特數(shù)，Pr=W；

7

hwx0.04/3.5xIO7*0.5994\0.4。。。"

—---------=3.5X-----------------------xef6XF

0.042313\1.52513X10-5)

???%=77.737/(m2-s-k)

5.總傳熱系數(shù)

查閱文獻可知加壓水的傳熱系數(shù)a為2000J/(m2-s-k),

以管內床層某截面上平均溫度Tm與同一截面上管外傳熱介質溫度Ts之差定義的總傳

熱系數(shù)K可用下式計算：

1151

—=—十——F-

K方小@

IV

式中6為筒體壁厚，入s為管壁導熱系數(shù)，為13.58J/(m?s?k)

12

國電中石化寧夏能源化工年產(chǎn)30萬噸醋酸乙烯項目典型設備設計及選型說明書

110.0031

-=-----------1-----------H------------

K77.7313.582000

K=73.61J/(m2-sk)

換熱介質定性溫度t=(180+200)/2=190°。

所需傳熱面積A=/一=小""=2821.93m2

KMm73.61X10X3600

實際傳熱面積4o=mrdoL=13000然71X0.04。6.8=11108.7m2,滿足傳熱需求。

2.4.3反應器選材及其他結構與尺寸設計

2.4.3.1列管選材

由于管內走的是醋酸蒸汽，具有腐蝕性，故而選用TA2。

2.4.3.2反應器壁厚確定

由于反應器殼程走的是水蒸汽，選取TA2,設計溫度200℃,設計壓力為9bar。焊接方

式為雙面焊對接接頭，100%無損探傷，焊接系數(shù)取為1。

假設壁厚1.5~80mm,在160℃下，=183MPa

pcDi0.9X3600_

6=5T*---------=-x——77^;——;-------=8.87mm

2[c]，—Pc2X183X1—0.9

8n=5+的+C[+△=8.87+0.3+2+△=lOmzn

由于此名義厚度小于GB/T151中的最小厚度17mm,考慮到安裝、檢修以及強度校核，

取筒體厚度為36mm?

2.4.3.3管板厚度及焊接方式

上下管板采用TA2,管板厚度根據(jù)GB151-2014取70mm。

由于反應器換熱管與管板的連接接頭多達3900多個，所以換熱管與管板的脹接和焊接

也是設備制造的難點，為避免管板產(chǎn)生焊接變形，應采用合理的焊接順尋，多人同時施焊，

并注意控制焊接的速度，采用全面焊。

2.4.3.4反應器封頭設計

根據(jù)GB/T25198-2010對于中、低壓容器，常采用標準橢圓形封頭。再由GB/T

25198-2010,查得公稱直徑DN6400mm時，封頭曲面深度為1600mm,直邊高度為40mm。

材質選擇與筒體相同的TA2,封頭厚度取36mm即可。同時，反應器封頭與筒體采用焊接，

13

國電中石化寧夏能源化工年產(chǎn)30萬噸醋酸乙烯項目典型設備設計及選型說明書

焊接方式為對焊，焊接標準按照JB/T4709-2000《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》。

標號：EHA3600x18(16.2)-TA2GB/T25198-2010

2.4.3.5反應器裙座選擇

采用圓筒形裙座，裙座與塔殼采用對接焊接形式

Dis=6440mm

(1)基礎環(huán)板內外徑的確定