【正文】 （355）= MPa [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 （356）= [σ]ct=3159= 合格換熱管軸向應(yīng)力σt= （357）=σt≤[σ]cr= 合格換熱管與管板連接拉脫力q= （358）q≤[σ]tt =111= 合格結(jié)論:第二種計(jì)算工況全部應(yīng)力合格. 第三種計(jì)算工況（管程壓力作用下無溫差的工況）：Ps= Pt= 不記入熱膨脹差。b. 徑向應(yīng)力： 法蘭有效厚度：， （339） 滿足要求。 管板法蘭及管板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)反應(yīng)器的初步結(jié)構(gòu)確定，本設(shè)計(jì)采用固定式管板兼做法蘭。圖32 等徑平焊鋼制法蘭根據(jù)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)需要，管箱法蘭選擇標(biāo)準(zhǔn)法蘭。 前面計(jì)算已確定殼程熔鹽的質(zhì)量流速為 = kg/s， m/s ,則殼程進(jìn)出口接管直徑可由下式求得： = = 134 mm (228)故取殼程進(jìn)出口接管公稱直徑為DN 125 mm . 第三章 反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算 概 述本章詳細(xì)介紹了反應(yīng)器管殼程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程，以及各主要受力元件的強(qiáng)度校核情況，在滿足強(qiáng)度要求的條件下，力爭(zhēng)做到結(jié)構(gòu)的最優(yōu)設(shè)計(jì)?！??！? = kJ/kg在氧化工段固體原料均四甲苯經(jīng)加熱熔化、汽化后，與空氣混合預(yù)熱到一定溫度后加入到氧化反應(yīng)器中，催化氧化生成均酐及少量副產(chǎn)物，經(jīng)換熱冷卻在捕集器中凝華捕集得到均酐的粗產(chǎn)品。但是，如果反應(yīng)的催化劑必須在反應(yīng)器內(nèi)再生時(shí)，再生氣體(含氧0., 5呱的氮?dú)?在嚴(yán)密控制下燒焦后溫度可上升到高達(dá)550℃,如果氮?dú)庵械难踉试S超過5%，預(yù)處理器要設(shè)計(jì)得能抗住兩組操作條件:1. 操作時(shí)，300 0C，70bar(7000kPa)2. 再生時(shí)，5000 C 5bar(500kPa)第二章 反應(yīng)器的工藝計(jì)算工業(yè)反應(yīng)器設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)給定的生產(chǎn)能力以及工藝參數(shù)，確定反應(yīng)器的型式和適宜的尺寸及其相應(yīng)的操作條件，使反應(yīng)過程有最大收益。見圖12。與國(guó)外相比，我國(guó)自行設(shè)計(jì)的列管式固定床反應(yīng)器在工藝水平和規(guī)模上都有較大的差距，其問題之一是:規(guī)模較小且存在著徑向溫差。，并且不會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)失去控制(穩(wěn)定性研究).、壁厚和內(nèi)件，以便反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能經(jīng)得住反應(yīng)條件以及反應(yīng)混合物的腐蝕作用(機(jī)械設(shè)計(jì))。但是，大多數(shù)重要的工業(yè)操作都為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，而僅僅在間斷式操作有特別充足的理由時(shí)才設(shè)計(jì)間斷操作的反應(yīng)器。本書不討論這種類型的反應(yīng)器，因?yàn)樗鼈冊(cè)谠S多方面與固定床反應(yīng)器類似。反應(yīng)器可由各種材料制成，這取決于所用反應(yīng)所需催化劑的種類以及反應(yīng)物和產(chǎn)物的物理特性。 Equipments for Pyromellitic Dianhy65目 錄摘 要 IAbstract II第一章 緒 論 ………………………………..……………………..……………………….1 前言 2 2 2 4 ……………………………...………………………………….…...4………………………………………...……………………........5……………………………………...………………………....5…………………………………………………….………………………..7第二章反應(yīng)器的工藝計(jì)算………………………………………………..…………………...8 8 9 9 床層體積的確定 10 反應(yīng)列管管長(zhǎng)、管徑、管數(shù)的確定 10 反應(yīng)管排列方式及管間距的確定 11 床層壓降的計(jì)算 12 12 13 14 15第三章 反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算 17 概述 17 殼體、管箱、封頭厚度的確定及強(qiáng)度校核 17 17 18 19 20 21 21 管板與殼體、管箱、反應(yīng)管的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 殼體與管板的連接結(jié)構(gòu) 22 管箱與管板的連接結(jié)構(gòu) 22 反應(yīng)管與管板的連接結(jié)構(gòu) 22 23 23 等頭雙頭螺栓的選型 ………………………………………………………25 25 30 42 42 膨脹節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核 44 48 催化劑支撐件的設(shè)計(jì) 48 48 復(fù)合彈簧的強(qiáng)度校核 49 ………………………………………….49 支座的選用及其載荷計(jì)算 49 支座強(qiáng)度校核……………………………………………………..……….50 其他零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 51 51 上、下分布板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 52第四章 反應(yīng)器的制造、組裝、檢驗(yàn)及使用 53 材料選擇說明 53 主要受壓元件 53 焊接材料 53 主要制造工藝 53 主要零部件的制造 53 55 焊接工藝說明 55………………………………...……………….………..56……………………………………...……….……………..57設(shè)計(jì)小結(jié) 58致謝 62參考文獻(xiàn)……………………………………………………………….……………………..63附錄……………………………………………………………………….………………… .65第一章 緒 論本設(shè)計(jì)書是在均四甲苯空氣氣相氧化法制取PMDA的工藝基礎(chǔ)上，根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題“氧化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”的整體設(shè)計(jì)過程編寫而來的?；どa(chǎn)的工藝過程決定了反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)型式，反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)型式對(duì)工藝過程又有一個(gè)促進(jìn)和完善的作用，同時(shí)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)型式在某種程度上也決定著產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。最終確定的反應(yīng)器設(shè)備在滿足結(jié)構(gòu)合理性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了溫度分布、濃度分布及反應(yīng)時(shí)間等化工工藝參數(shù)的控制要求，使得產(chǎn)品質(zhì)量和性能得以保證。第三章為反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要對(duì)反應(yīng)器內(nèi)各受壓元件進(jìn)行了詳細(xì)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)及校核。 均相催化反應(yīng)器可以與非催化作用的反應(yīng)器相似地進(jìn)行分類。如前言中舉出的理由，這類反應(yīng)器在本書中不加討論.，則為懸浮床反應(yīng)器。 還有另外一種反應(yīng)器分類標(biāo)準(zhǔn)是反應(yīng)器和器外部之間的換熱程度。 反應(yīng)器型式的選擇本次設(shè)計(jì)的反應(yīng)器主要用于均四甲苯催化氧化制取均苯四甲酸二酐，生產(chǎn)能力為100T/a。以苯醉生產(chǎn)過程為例，反應(yīng)溫度過低，反應(yīng)不完全。平行流反應(yīng)器管間流動(dòng)設(shè)計(jì)，提出平行流固定床反應(yīng)器管間載熱體流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，據(jù)此來設(shè)計(jì)工業(yè)反應(yīng)器的分布板，在板上合理開設(shè)環(huán)隙孔或附加開孔，實(shí)現(xiàn)管間的均勻傳熱。均苯四甲酸二酐的生產(chǎn)方法較多，由于采用原料不同，選擇的工藝路線也不一樣，即使同一中原料其生產(chǎn)工藝也有多種。參考文獻(xiàn)，取30，材料為20號(hào)鋼 反應(yīng)管排列方式及管間距的確定[21]考慮到反應(yīng)器殼程介質(zhì)干凈，管外無需清洗，按照《化工容器手冊(cè)》取管間距 a = 40 mm .列管采用正三角形的排列方式，根據(jù)作圖實(shí)際排得管數(shù)為715根，除去測(cè)溫管孔6個(gè)及拉桿管孔3個(gè)，實(shí)際裝填催化劑的管數(shù)為706根，能滿足生產(chǎn)要求?！妫?粘度 = kg/m℃) (222)殼程壓降可由寇恩公式【21】得出：P= P其中P，分別表示管束、導(dǎo)流筒、殼程進(jìn)出口管嘴處的壓降，為殼程壓降結(jié)垢校正系數(shù)。為了便于加工制造及節(jié)省材料消耗，本設(shè)計(jì)在滿足工藝條件要求的條件下選用平蓋封頭，其材料仍選用20R，封頭與筒體之間通過角焊連接，封頭的形狀見圖31圖31平蓋封頭的厚度計(jì)算公式[1]為： (34)雙面焊對(duì)接頭和相當(dāng)于雙面焊的接頭透對(duì)接接頭 100% 無損檢測(cè) 取= 為平蓋計(jì)算直徑，取1196 mm. 為 20R 在設(shè)計(jì)溫度4000C下的許用應(yīng)力值由表31【3】， 取 = 86 Mpa，k 為結(jié)構(gòu)特征系數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取k = ，為計(jì)算壓力，根據(jù)GB150—1999，取= Mpa表31 許用壓力表鋼號(hào)鋼板標(biāo)準(zhǔn)使用狀態(tài)厚度下列溫度下的許用應(yīng)力（MPa）15020025030035040045050020RGB6654正火61613212311010192868361平蓋封頭的厚度為==名義厚度為： mm；圓整后取14 mm 。本設(shè)計(jì)根據(jù)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)需要選擇可拆式的連接方式。墊片系數(shù)m=2,比壓 y=11,按GB150—1998表91壓緊面形式1a，其標(biāo)準(zhǔn)尺寸為：。 管板的強(qiáng)度校核按照GB151 《管殼式換熱器》的管板計(jì)算程序，分別對(duì)只有管程壓力作用的情況以及只有殼程壓力作用的情況下分為考慮膨脹差和不考慮膨脹差等四種危險(xiǎn)組合工況對(duì)管板的各種應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算?！?殼體在金屬溫度下的熱脹系數(shù) αs=106mm/(mm 安全防爆口設(shè)計(jì)[20]本反應(yīng)設(shè)備采用爆破片作為安全泄放裝置。彈簧絲直徑為2mm,彈簧外徑28 mm，總?cè)?shù)12，有效數(shù)為5，右旋，自由高度56 mm。 支座強(qiáng)度校核支座外圓筒所受的支座彎矩ML (398)[1][ ]=[ ] 滿足要求根據(jù)參考文獻(xiàn)中提供的公式及計(jì)算方法，確定需在熔鹽進(jìn)出口處的殼體上開等距離的條形孔28個(gè)，孔寬均為50mm，孔高需根據(jù)各孔的位置分別確定。換熱管選用GB 8163 —1999《輸送流體用無縫鋼管》中的高精度冷拔管 20 。 （5）筒體直線度 換熱器的筒體直線度允許偏差為L(zhǎng)/1000,。②對(duì)拼接的封頭焊縫進(jìn)行 20 %超聲探傷 ,Ⅱ級(jí)合格?！。?）、復(fù)驗(yàn)管板化學(xué)成分、拉伸和冷彎性能 ,并進(jìn)行100 % U T 復(fù) 驗(yàn) , Ⅱ級(jí) 合 格。通常把金屬材料在焊接時(shí)形成裂紋的傾向及焊接接頭區(qū)脆化的傾向作為評(píng)價(jià)金屬材料可焊性的主要指標(biāo)。一般不會(huì)產(chǎn)生裂縫。（2） 管箱與法蘭的焊接采用焊條電弧焊的焊接方法， 由于管箱與法蘭材料和筒體與管板的材料一致，根據(jù)GB/T51181995也選用J507焊條。由于我們所用的介質(zhì)是腐蝕性物質(zhì)，所以很多性質(zhì)都和設(shè)計(jì)參數(shù)選取有關(guān)，往往要選取一個(gè)參數(shù)，要翻閱多本資料才能找到合適的。在設(shè)計(jì)以前找出要學(xué)習(xí)的相關(guān)知識(shí)②必須具備的素質(zhì)：細(xì)心這是作為設(shè)計(jì)人員必須具備的素質(zhì)，記?。郝こ黾?xì)活。關(guān)于剖面剖面間相互的關(guān)系，哪些能見、哪些不能見剖面的位置要準(zhǔn)確④我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是賈老師仍然細(xì)心地糾正圖紙和說明書中的錯(cuò)誤。參考文獻(xiàn)[1].GB1501999《鋼制壓力容器》；[2].GB1511999《管殼式換熱器》；[3].JB／T4700～47072000《壓力容器法蘭》；[4] 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