氧化反应器设计
化学反应器是化工生产过程中一系列设备中的核心设备。化工技术过程开发的成功与否很大程度上取决于反应器内流体的温度、浓度、停留时间及温度分布、停留时间分布的控制水平和控制能力。化工生产的工艺过程决定了反应器的结构型式，反应器的结构型式对工艺过程又有一个促进和完善的作用，同时反应器的结构型式在某种程度上也决定着产品的质量和性能。因此，化学反应器的选型、设计计算和选择最优化的操作条件是化工生产中极为重要的课题。
本课题根据已知的均四甲苯催化氧化法制取均酐的最佳工艺参数，对其核心设备氧化反应器进行了结构选型和较为详细的结构设计计算，并对反应器的制造工艺进行了详细的说明，对反应器的制造、组装、检验及使用进行了说明。最终确定的反应器设备在满足结构合理性的基础上，实现了温度分布、浓度分布及反应时间等化工工艺参数的控制要求，使得产品质量和性能得以保证。
关键词：反应器；结构设计；列管式固定床反应器；均酐装置
目 录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪 论 ………………………………..……………………..……………………….1
1.1 前言 2
1.2反应器简介 2
1.3反应器的分类 2
1.4设计定义 4
1.5相关工艺参数 ……………………………...………………………………….…...4
1.6反应器型式的选择………………………………………...……………………........5
1.7列管式反应器的概述……………………………………...………………………....5
1.8操作考虑…………………………………………………….………………………..7
第二章反应器的工艺计算………………………………………………..…………………...8
2.1工艺流程概述 8
2.2反应器的物料衡算及反应管的选择 9
2.2.1物料衡算 9
2.2.2 床层体积的确定 10
2.2.3 反应列管管长、管径、管数的确定 10
2.4.4 反应管排列方式及管间距的确定 11
2.4 床层压降的计算 12
2.5反应器的热量衡算 12
2.6反应器壳层流体对壁给热系数的计算 13
2.7壳程压降的计算 14
2.8反应器管程进出口接管公称直径的确定 15
第三章 反应器的结构设计及强度计算 17
3.1 概述 17
3.2 壳体、管箱、封头厚度的确定及强度校核 17
3.2.1壳体壁厚计算及强度校核 17
3.2.2管箱壁厚的计算 18
3.2.3管箱封头的厚度计算 19
3.3管程水压试验强度校核 20
3.4壳程水压试验强度校核 21
3.5管箱法兰设计 21
3.6 管板与壳体、管箱、反应管的连接结构设计 22
2.6.1 壳体与管板的连接结构 22
2.6.2 管箱与管板的连接结构 22
2.6.3 反应管与管板的连接结构 22
3.7管板法兰及管板的结构设计 23
3.7.1垫片的选型与校核 23
3.7.2 等头双头螺栓的选型 ………………………………………………………25
3.7.3管板法兰的强度校核 25
2.7.2管板的强度校核 30
3.8膨胀节的结构设计 42
3.8.1膨胀节结构选型 42
3.8.2 膨胀节的设计计算及强度校核 44
3.9安全防爆口设计 48
3.10 催化剂支撑件的设计 48
3.10.1支撑件的结构介绍 48
2.10.2 复合弹簧的强度校核 49
3.11支座的选用及强度校核 ………………………………………….49
2.11.1 支座的选用及其载荷计算 49
2.11.2 支座强度校核……………………………………………………..……….50
3.12 其他零部件结构设计 51
3.12.1反应器壳程熔盐通道的设计 51
3.12.2 上、下分布板的结构设计 52
第四章 反应器的制造、组装、检验及使用 53
4.1 材料选择说明 53
4.1.1 主要受压元件 53
4.1.2 焊接材料 53
4.2 主要制造工艺 53
4.2.1 主要零部件的制造 53
4.2.2反应器的组装 55
4.3 焊接工艺说明 55
4.3.1材料的可焊性评价………………………………...……………….………..56
4.3.2焊接材料的选择……………………………………...……….……………..57
设计小结 58
致谢 62
参考文献……………………………………………………………….……………………..63
附录……………………………………………………………………….………………… .65
第一章 绪 论
1.1前言
本设计书是在均四甲苯空气气相氧化法制取PMDA的工艺基础上，根据毕业设计课题“氧化反应器结构设计”的整体设计过程编写而来的。全设计书共分为四章：第一章为前言部分对反应器作了简单的介绍。第二章为反应器的工艺计算。第三章为反应器的结构设计，主要对反应器内各受压元件进行了详细的强度设计及校核。第四章为反应器各部件的制造工艺及组装程序介绍。本设计中各部分严格按照各种规范及标准进行，在保证反应器结构合理的基础上，进一步确保产品的质量和性能。
