5萬(wàn)噸年環(huán)氧乙烷固定床設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案-資料下載頁(yè)
2025-05-03 09:03本頁(yè)面
【正文】 （56）交叉項(xiàng) （57）其中?先求和 由表49知各物質(zhì)的和代入式53和54計(jì)算結(jié)果如表51表51 原料氣的計(jì)算組分105105105105表52 原料氣交叉項(xiàng)的計(jì)算 由計(jì)算結(jié)果可知 bm=105 帶入式62有運(yùn)用直接迭代法，查[8]可知RK方程的直接迭代方程為 （58） 以迭代的結(jié)果如表53表53 迭代結(jié)果有所以， 由公式(61)得(2)氧化反應(yīng)器床層截面積A()及高度H(m)的計(jì)算 氧化反應(yīng)器采用兩套并聯(lián)計(jì)算公式[9]如下所示 （79） 床層高度為 故 確定氧化反應(yīng)器的基本尺寸對(duì)于列管式固定床反應(yīng)器，首先應(yīng)根據(jù)傳熱要求選定選擇32[10]，再求出反應(yīng)管根數(shù)n。反應(yīng)管內(nèi)徑：di=*2=25mm= 反應(yīng)管根數(shù) （510） 由公式(510)可得根經(jīng)圓整可得，反應(yīng)管根數(shù)為5789根 床層壓力降的計(jì)算 可查得如下計(jì)算公式[9] （511）式中△P——床層壓力降，； H ——催化劑床層高度，m： G ——質(zhì)量流速，kg/； ——?dú)怏w密度，kg/m3； g——重力加速度，m/s2； ——固定床空隙率； ——催化劑顆粒當(dāng)量直徑，m； ——?dú)怏w粘度，PaS或(kg/ms)；本次設(shè)計(jì)所選用的催化劑為d=5mm的球型，計(jì)算其直徑為 由式511得 傳熱面積的核算(1)床層對(duì)壁面的給熱系數(shù)的計(jì)算對(duì)于氧化反應(yīng)器，催化劑床層是被冷卻的。此時(shí)催化劑床層與反應(yīng)器內(nèi)壁的給熱系數(shù)，可用下式[10]進(jìn)行計(jì)算： （512）式中—床內(nèi)氣體的給熱系數(shù)，； —反應(yīng)管內(nèi)徑，m； —催化劑顆粒直徑，m； —通過(guò)床層的氣體的導(dǎo)熱系數(shù)，； —?dú)怏w的粘度，kg/ms： —?dú)怏w的線速度，m/s； —通過(guò)床層的氣體的密度。氣體的線速度可由公式 （513）得 由公式512得 (2)總傳熱系數(shù)的計(jì)算以管外表面為基準(zhǔn)，不銹鋼反應(yīng)管導(dǎo)熱系數(shù)取。其計(jì)算公式如下[10] （514）參見(jiàn)[10]式6117由公式(514)可得 (3)傳熱面積的核算 對(duì)數(shù)平均溫差公式[10]為 （515）換熱介質(zhì)采用逆流，則由515得 又 （516）則有 又 （517）則有可知A實(shí)A需，即實(shí)際傳熱面積大于按傳熱計(jì)算所需的傳熱面積，所以設(shè)計(jì)符合要求。 反應(yīng)器塔徑的確定查得塔經(jīng)的計(jì)算公式[9]有 （518）式中D—?dú)んw內(nèi)徑，m； t—管中心距，m； —橫過(guò)管中心線的管數(shù)； —管束中心線最外層管的中心至殼體內(nèi)壁的距離 ；一般取 ,取管子按正三角形排列如下圖圖51 反應(yīng)器列管排列示意圖則橫過(guò)管中心線的管數(shù)為 （519）由公式519，可得所以，由公式518可得本反應(yīng)器取最小壁厚為20mm，故外徑為。故取反應(yīng)器外徑為3780mm 3 數(shù)據(jù)匯總 氧化反應(yīng)器的參數(shù) 名稱(chēng)數(shù)據(jù)原料進(jìn)料量，kmol/h產(chǎn)品產(chǎn)量，噸/年50000原料進(jìn)口溫度，℃210氧化氣出口溫度，℃250催化劑用量，m3導(dǎo)熱油進(jìn)口溫度，℃230導(dǎo)熱油出口溫度，℃235氧化反應(yīng)器臺(tái)數(shù)，臺(tái)2氧化反應(yīng)器直徑，mm3780列管根數(shù)，根5789列管尺寸，mm32氧化反應(yīng)器高度，mm7000換熱面積，m2 4 結(jié) 論本論文采用乙烯直接氧化法對(duì)年產(chǎn)5噸環(huán)氧乙烷的裝置進(jìn)行初步的工藝設(shè)計(jì)，主要對(duì)環(huán)氧乙烷的氧化反應(yīng)器進(jìn)行了工藝和設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算為環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)置的工藝設(shè)計(jì)提供參考。 氧化反應(yīng)器是環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中的最重要設(shè)備，在操作溫度為250℃、操作壓力為1MPa的工藝條件下，列管總共有5789根，催化劑的床層高度為6米參考文獻(xiàn)[1][J].石油化工，1999，28(6): 418~420[2]Ayame A, Uchida Y and One H, et a1. Epoxidation of ethylene over silver catalysts supported on calumina crystal carriers[J]. Applied Catalysis A: General, 2003, 224(1):59~70[3]Stegelmann C, Schiqodt NC and Campbell C T, et al. Microkinetic modeling of ethyleneoxidation over silver[J].Journal of Catalysis，2004，221(2):630~649[4]Michaelides A,Boequet M L,Sautet P, et and thermodynamic phase transitions for oxygen and silver oxide phases on Ag[J].Chemical PhysicsLetters,2003,367(3~4):344~350[5]Bradford M C J,Fuentes D possible role for surface carbon dunng ethylene epoxidation over silver catalysts[J].Catalysis Communications,2002,3(2):51~60[6]崔克清．化工工藝及安全[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社．2003：32~33[7]舒均杰．基本有機(jī)化工工藝學(xué)（第2版）[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004[8]馮新，宣愛(ài)國(guó)．化工熱力學(xué)[M]．.北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2009[9]中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司．化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版）[M]．化學(xué)工業(yè)出版社， 2009.[10]陳敏恒．化工原理（上)[M].北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2006.43
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