【正文】 （213）則雷諾數(shù) Re = = = （214）反應(yīng)過程中強放熱，床層被殼層流體冷卻，則根據(jù)有關(guān)文獻床層對壁給熱系數(shù)由以下公式求得： a= （215） = kJ/( mh； 熱導率 = kcal/ m殼程流體的質(zhì)量流速 ： = = 1850 = kg/m 管程水壓試驗強度校取試驗溫度為常溫20 ℃，由于管程屬真空容器，以內(nèi)壓代替外壓進行試驗，試驗壓力取 Mpa 。 管箱與管板的連接結(jié)構(gòu)管箱與管板的連接結(jié)構(gòu)形式較多，隨著壓力的大小、溫度的高低以及物料性質(zhì)、耐腐蝕情況不同，連接處的密封要求，法蘭形式也不同。如圖34 墊片接觸寬度為: （39）圖34墊片的校核A墊片有效寬度: （310） 墊片有效密封寬度: （311） B墊片壓緊力作用中心圓直徑:由GB15098圖91所示活套法蘭知，墊片壓緊力作用中心圓直徑即是法蘭與翻邊面的平均直徑。 第一種計算工況（殼程壓力作用下無溫差的工況）：Ps= Pt= 不記入熱膨脹差?！?換熱管與殼程殼體的熱膨脹變形差率： （370） =17106(10520) 106(11520)==206000= 當量組合壓力 Pc=Pt(1+β) （371）=（1+）=有效壓力組合 Pa=+ （372）=+=基本法蘭力矩系數(shù) （373）管板邊緣力矩系數(shù)管板邊緣剪切系數(shù) 管板總彎矩系數(shù) （374）G1e= （375）G1=max(G1e,G1l),當m＞0時,按K和m查數(shù)據(jù)圖實線,得G1l＜G1eG1=G1e=管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力系數(shù) （376）管板徑向應(yīng)力系數(shù) （377）管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力系數(shù) （378）殼體法蘭力矩系數(shù)管板徑向應(yīng)力 2=2= （379）3 [σ]pt =3147=441MPa 合格管板布管區(qū)周邊處徑向應(yīng)力2=3[σ]pt =441MPa 合格管板布管區(qū)周邊剪切應(yīng)力 （380）[σ]pt =147= 合格殼體法蘭應(yīng)力2 =2=[σ]pt =441MPa 合格殼體圓筒軸向應(yīng)力 （381）= MPa[σ]ct=159= 合格換熱管軸向應(yīng)力σt=（382）=σt≤3[σ]=333MPa 合格換熱管與管板連接拉脫力q= （383）q≤ =111= 合格結(jié)論:第四種計算工況全部應(yīng)力合格.綜述以上計算,四種計算工況的應(yīng)力全部合格,計算結(jié)果顯示管板的各種應(yīng)力均小于相應(yīng)條件的許用應(yīng)力值，管板校核通過。防爆裝置設(shè)置在管箱封頭的兩端，爆破片通過螺栓法蘭結(jié)構(gòu)夾持。彈簧材料為50CrVA 。經(jīng)計算及合理調(diào)整，熔鹽進出口處180176。 焊接材料20R板材之間及換熱管20 和管板20R之間的焊條選用J422 （國標E4323）,該類焊條主要用于焊接較重要的低碳鋼結(jié)構(gòu)。 （6）筒體內(nèi)壁要求 考慮管束的裝配或維修,焊縫應(yīng)磨至與母材內(nèi)表面平齊，所有接管不應(yīng)伸出筒體的內(nèi)表面。換熱管： ?、侔凑展に嚳ǖ某叽鐧z查換熱管的長度。 （5）、 ,允許偏差為 mm 。下面用碳當量CE來評定可焊性。 ～%之間，鋼材塑性下降，強度增加，淬硬傾向明顯，可焊性較差。設(shè)計小結(jié)畢業(yè)設(shè)計是大學生活的一個重要組成部分，是我們邁出校園的最后一次實習,是一次對我們綜合能力的運用檢驗，對我們今后走向工作崗位后指導我們的工作有著很重要的作用。通過努力的正確的結(jié)果往往讓我們打心眼里感到滿足。學習的主要內(nèi)容為：結(jié)構(gòu)布置、力學要求、水力學要求③（1）關(guān)于計算①關(guān)于工程量工程量的計算方法必須正確工程量的結(jié)果必須正確通過自校加把鎖⑤這里我要再次感謝，您對我畢業(yè)設(shè)計的指導工作讓我折服，我從您身上也學到了很多東西，這將使我一生受用不盡。 最后感謝機械學院和我的大學四年來對我的大力栽培。賈老師平日里工作比較忙，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，她都一絲不茍，治學非常嚴謹，包括從外出實習到查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設(shè)計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。關(guān)于標注標注以量測為主，并用相互推算來校核標注必須充分③怎樣設(shè)置（2）對需要計算的布置認真對待（3）對按照經(jīng)驗布置的要參照以往的經(jīng)驗（4）在滿足要求的條件下，用創(chuàng)造思維進行改進3.布圖計劃 （1）圖層（便于整體修改）（2）顏色（要少）二、保證設(shè)計質(zhì)量1. 缺乏經(jīng)驗和水平欠缺（1）學習相關(guān)基礎(chǔ)知識①在此過程中，和導師討論對某些參數(shù)反復選取、探討、查相關(guān)的資料。（1） 筒體與管板的焊接采用焊條電弧焊的焊接方法，由于材料一致,根據(jù)GB/T51181995所以選擇J507焊條。 CE＜%時，鋼材塑性良好，淬硬傾向不明顯，可焊性好。 材料的可焊性評價金屬材料的可焊性是一項極其重要的工藝性能，可以按不同標準或不同的參考角度來衡量其可焊性。（3）、 管孔表面粗糙度換熱管與管板進行焊接,。管箱及封頭制造完成后進行如下檢測：①管程筒體 A 類焊縫進行20 %的射線檢驗,Ⅲ級合格。圓筒在同一斷面上,%DN,差值不大于5mm。本反應(yīng)器制造的主體材料為20R，殼程材料采用20R 熱扎板，管程材料采用20R 鋼板，管板材料20R 正火鋼板，其中管板材料進廠板進廠須進行 100 %U T 超聲檢測 , Ⅲ級合格。支座號支座允許載荷[Q]使用容器公稱直徑高度h底板鋼管墊片地腳螺栓bd 2d 3d 4d 5規(guī)格21501200330160121084150818020M16表36 支座選取尺寸表支座材料選取Q235B，==2000W,偏心距Se=800mm，設(shè)反應(yīng)器工作地區(qū)風壓q0=500W/m2支座承受的實際載荷Pe為=14700N風載荷Pw為 (394) = N (395)安裝尺寸為 (396) (397)Q[Q]=150kN 滿足支座本體允許載荷要求。彈簧的工作原理是圓柱段彈簧與反應(yīng)管的內(nèi)壁卡緊，圓錐段彈簧保持催化劑不泄露并使反應(yīng)氣體順利通過。綜上校核此膨脹節(jié)符合要求。設(shè)定換熱器組裝溫度為20℃換熱管在金屬溫度下的熱脹系數(shù) αt=17106mm/(mm 綜上所述，法蘭校核滿足要求。根據(jù)反應(yīng)器法蘭的結(jié)構(gòu)需要，選取纏繞墊與法蘭、緊固件選配表見表32表32 墊片、法蘭、緊固件選配表墊片型式使用壓力密封面型式密封面表面粗糙度法蘭型式最高使用溫度緊固件型式緊固件材料牌號纏繞墊凹面帶頸平焊法蘭， 650雙頭螺柱25Cr2MoNA墊片采用JB/4702—92 石棉纏繞片?？蛇x取的法蘭標準見表31 由=，可選取的法蘭標準見表31表31 法蘭標準DND12001395134012981278127584hadR185482130152232 管板與殼體、管箱、反應(yīng)管的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計 殼體與管板的連接結(jié)構(gòu)殼體與管板的連接形式，分為兩類：一是不可拆式，如固定式管板換熱器，管板與殼體是用焊接連接；一是可拆式，管板本身與殼體不直接焊接，而通過殼體上法蘭和管箱法蘭夾持固定。檢查, 沒有變化, 故名義厚度12mm合適取C1=0筒體有效厚度： = C1 == mm設(shè)計溫度下圓筒的計算應(yīng)力 = (32)= MPa []t=861=86 MPa MPa86 MPa 故滿足要求 管箱壁厚的計算管箱材料選擇選用任用20R（物質(zhì)特殊要求，尿素腐蝕性）[1]筒體厚度計算式為： 根據(jù)鋼管標準GB13296，GB/T14976：[5] 厚度≤18mm 取許用應(yīng)力 =1 (33)= 管箱筒體的設(shè)計厚度為 = = += mm 取筒體名義厚度為10 mm.檢查沒有變化，故名義厚度10mm合適筒體有效厚度： = = 10–0–= mm 設(shè)計溫度下圓筒的計算應(yīng)力： == MPa=861=86 MPa MPa86 MPa 故滿足要求 管箱封頭的厚度計算封頭是壓力容器中主要承壓零部件，其質(zhì)量對壓力容器的安全運行起著至關(guān)重要的作用。h℃= KJ/kg為滿足要求實際取列管數(shù)為n =701根。 工藝流程概述 均苯四甲酸二酐的化學名稱為 1 ,2 ,4 ,5 —苯甲酸二酐 ，簡稱 PMDA，是一種重要的化工原料，用途極其廣泛。如何保證管間充分均勻的熱傳遞是列管式固定床反應(yīng)器均布設(shè)計的關(guān)鍵，這也是一個與載熱體流體力學密切相關(guān)的技術(shù)問題，為此，根據(jù)反應(yīng)器管外流動特點和管內(nèi)反應(yīng)的要求，對反應(yīng)器的設(shè)計采取以下幾個方法:環(huán)形通道的開孔設(shè)計，給出環(huán)形通道等量分流或等量合流時側(cè)壁開孔的規(guī)律和設(shè)計計算方法。徑向溫差過大，會使反應(yīng)選擇性下降，增加單耗和能耗，催化劑局部結(jié)焦嚴重，影響產(chǎn)品質(zhì)量。所以取管程的設(shè)計壓力為MPa，設(shè)計溫度400℃；殼程的設(shè)計壓力為 MPa，設(shè)計溫度400℃。假如反應(yīng)器內(nèi)部各點溫度都是不變的，而且不隨時間而變化，則反應(yīng)器稱為非恒溫的。，則為流化床反應(yīng)器。圖11反應(yīng)器簡圖 反應(yīng)器的分類[19]反應(yīng)器的化學反應(yīng)多數(shù)都是伴隨有催化劑的，按照催化作用則反應(yīng)器可分為均相反應(yīng)器和非均相反應(yīng)器。第二章為反應(yīng)器的工藝計算。本課題根據(jù)已知的均四甲苯催化氧化法制取均酐的最佳工藝參數(shù)，對其核心設(shè)備氧化反應(yīng)器進行了結(jié)構(gòu)選型和較為詳細的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，并對反應(yīng)器的制造工藝進行了詳細的說明，對反應(yīng)器的制造、組裝、檢驗及使用進行了說明。因此，化學反應(yīng)器的選型、設(shè)計計算和選擇最優(yōu)化的操作條件是化工生產(chǎn)中極為重要的課題。全設(shè)計書共分為四章：第一章為前言部分對反應(yīng)器作了簡單的介紹。反應(yīng)器的簡圖如圖11。但是，移動床反應(yīng)器在催化劑結(jié)垢和再生方式方面與固定床反應(yīng)器有根本的區(qū)別。 另外一種普遍適用的反應(yīng)器分類標準是反應(yīng)器內(nèi)部的溫度分布。 相關(guān)工藝參數(shù)設(shè)計參數(shù)：名 稱管程操作壓力MPa管程操作溫度℃殼程操作壓力MPa殼程操作溫度 ℃換熱面積 m氧化反應(yīng)器250375380385165～；設(shè)計溫度是反應(yīng)器的設(shè)計的最高溫度，工作溫度一定小于設(shè)計溫度。國外的同類反應(yīng)器直徑可達6m以上，但徑向溫差小于3 0C。圖12列管式固定床反應(yīng)器的流動型式示意圖對15000根反應(yīng)管以下的反應(yīng)器一般采用平行流型，而對于1500020000根以上的反應(yīng)器采用傳熱效果較好的錯流型，但熔鹽泵的能耗相應(yīng)也增大。本章在確定了反應(yīng)器型式的基礎(chǔ)上，進行了必要的工藝計算，最終確定了反應(yīng)器的總體結(jié)構(gòu)。已確定本反應(yīng)器的生產(chǎn)能力為100T/a，假設(shè)年工作7200h,根據(jù)文獻[23]中關(guān)于均四甲苯催化氧化制取均酐的中試實驗結(jié)果有如下數(shù)據(jù)：；；；反應(yīng)最適宜空速為3700～4200 h；熔鹽溫度為：3803900C；催化劑復合：5060g/()；一捕入口溫度：2102200C.由生產(chǎn)要求，每小時需生產(chǎn)的均酐量為：=14 kg/h （21）理論上每小時需加入均四甲苯的量為：= kg/h （22）考慮到反應(yīng)的選擇性以及原料的純度，實際需加入均四甲苯的量為： kg/h