【正文】 選取筒體下封頭壁厚δn=13mm，壁厚附加量中C1=,C2=1mm，所以筒體下封頭的有效壁厚δe=δnC==；標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的外壓計(jì)算當(dāng)量球面半徑Ri=KDi=2800=2520mm，計(jì)算系數(shù)A為A=(Ri/δe)=(2520/)=104查文獻(xiàn)[8]圖98，由系數(shù)A查得系數(shù)B＝170MPa，許用外壓為[P]=B/(Ri/δe)=170/(2520/)=＞P=取筒體下封頭壁厚δn=13mm，符合外壓穩(wěn)定和內(nèi)壓強(qiáng)度要求。夾套筒體與內(nèi)筒的環(huán)焊縫因無法雙面焊和作相應(yīng)的探傷檢查，從安全考慮，夾套上所有焊縫均取焊縫系數(shù)Ф=，取壁厚附加量中的鋼板厚度負(fù)偏差C1=，單面腐蝕取腐蝕裕量C2=1mm.夾套的壁厚為：δd=PDj/(2[σ]tФP)+C=3000/(2113)+=標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的壁厚附加量也只考慮C1和C2，加工成型的減薄量由制造廠根據(jù)加工條件來確定，以保證壁厚符合圖紙數(shù)值，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)可不作考慮，取C1=，C2=1mm,標(biāo)準(zhǔn)橢圓形夾套封頭的壁厚為：δd=PDj/(2[σ]tФP)+C=3000/(2113)+=圓整至鋼板規(guī)格厚度并查閱封頭標(biāo)準(zhǔn)，選取夾套的筒體和封頭的壁厚均為δn=13mm。由手冊查得，每一米高的筒體容積V1=，表面積F1=H=(VVh)/V1=()/=筒體高度圓整為H=3100mm（2）確定夾套的直徑和高度對于筒體內(nèi)徑Di＝2800mm,夾套的內(nèi)徑Dj=Di+200,因此Dj=2800+200=3000mm，符合壓力容器公稱直徑。（1）確定筒體的直徑和高度設(shè)備容積為22m179。內(nèi)筒水壓試驗(yàn)時(shí)壁內(nèi)應(yīng)力σT=PT[Di+(δnC)]/[2(δnC)Ф]=[2800+()]/[2()]=σTf=PT[KDi+(δnC)]/[2(δnC)Ф]=[2800+()]/)[2()]=夾套水壓試驗(yàn)是壁內(nèi)應(yīng)力σTj=PTj[Di+(δnC)]/[2(δnC)Ф]]=[3000+()]/[2()]=σTjf=PTjf[KDj+(δnC)]/[2(δnC)Ф]]=[3000+()/[2()]=因搪瓷在常溫時(shí)σS=1000MPa=1000MPa=900MPa可見水壓試驗(yàn)時(shí)內(nèi)筒、水壓試驗(yàn)安全　反應(yīng)釜的附屬裝置根據(jù)工藝條件要求，查手冊，選取攪拌器外徑2500mm，攪拌軸直徑d=35mm的框式攪拌器?？紤]到內(nèi)筒筒體按外壓設(shè)計(jì)，搪瓷釜受單面腐蝕作用，可初選筒體壁厚δn=13mm,并取C1=,C2=1mm,筒體有效壁厚δe=δnC=,D0/δe=(2800+132)/=內(nèi)筒受外壓作用的計(jì)算長度L為被夾套包圍的筒體部分加凸型封頭高的1/3L≈Hj+h2+h1/3=3000+40+740/3=3287mmL/D0=3287/2800=查文獻(xiàn)[8]圖97，由D0/δe=104；再查文獻(xiàn)[]圖98，由系數(shù)A查得系數(shù)B=100MPa。Di2)=4(22)/()=選取夾套高度Hj=2500mm，則H0≈HHj=300mm，這樣是便于筒體法蘭螺栓裝拆。對氣液相類型選取H/Di=，估算筒體的內(nèi)徑Di=｛4V/[π主要成分是微量的氫氰酸、微量硫酸、微量MMA、微量丙酮等，必須送污水處理廠處理，根據(jù)污水組成采用增強(qiáng)聚丙烯（FRPP）管，F(xiàn)RPP管在20120℃溫度范圍內(nèi)能輸送酸、堿和鹽類等腐蝕介質(zhì)，而且能耐丙酮的溶解。輸送丙酮氰醇的管道，因丙酮氰醇易受熱分解產(chǎn)生氫氰酸，物料呈酸性，具有腐蝕性，管道材質(zhì)選擇，考慮到丙酮氰醇為高度危害介質(zhì)。（1）多級酯化釜物料：甲基丙烯酸14330kgρ=1010kg/m3V=甲醇4200kgρ=1110kg/m3V=+=選用22000L搪瓷套管搪瓷反應(yīng)釜。（1）酰胺反應(yīng)釜物料：丙酮氰醇14500kgρ=932kg/m3V=100%硫酸25000kgρ=1840kg/m3V=179。在國產(chǎn)設(shè)計(jì)中，U管換熱器材質(zhì)選用鉻鎳鉬不銹鋼（00Cr17Ni14Mo2），要求換熱器的每一根U管必須采用無焊縫的整體管制造，也就是混合釜內(nèi)部的每一根U管不允許有任何焊縫，避免了由于焊接工藝不過關(guān)導(dǎo)致U管泄漏的發(fā)生。第4章主要設(shè)備及管道的選擇及計(jì)算混合釜結(jié)構(gòu)為帶夾套的立式設(shè)備，頂部設(shè)置攪拌器?！?。（1）已知條件①單臺反應(yīng)釜的投料量：②反應(yīng)釜規(guī)格φ1400/15001700(筒體)，V=3000L，數(shù)量1臺。單臺反應(yīng)釜的內(nèi)表面積為A=2πrh+2Sf==＋2=則每臺反應(yīng)釜操作8小時(shí)損失的熱量Q=1008=11360kJ所以操作8小時(shí)每臺反應(yīng)釜需要提供的熱量為116220+11360=127580kJ（3）傳熱面積的確定[9]采用水蒸氣進(jìn)行升溫，總傳熱系數(shù)K取836kJ/m2以每年生產(chǎn)10000噸甲基丙烯酸甲酯為計(jì)算基準(zhǔn)，熱量衡算的基準(zhǔn)溫度為0℃。甲基丙烯酸成品從塔頂采出。精制的組分變化如圖所示。這些少量的甲基丙烯酸、阻聚劑和可能生產(chǎn)的聚合物作為重組分，經(jīng)過醇萃取和醇拔頭精餾操作并不能除去。精餾后，甲醇、水及少量的甲基丙烯酸甲酯從塔頂排出，經(jīng)塔頂冷凝器冷凝后進(jìn)入分層回流罐，油水分成兩相，水相流入甲醇水溶液儲罐，油相抽出后，一路作為醇拔頭塔塔頂回流，另一路送至醇萃取塔以重新回收甲醇和甲基丙烯酸甲酯。由于甲基丙烯酸在高溫下容易聚合，醇拔頭塔也采用減壓操作方式，并且通入空氣和加入阻聚劑。塔底得到的水經(jīng)換熱器與進(jìn)料（甲醇水溶液）換熱后，再經(jīng)過冷卻器用10℃的冷凍水冷卻后，進(jìn)入儲槽重新用作萃取劑。萃取劑水從水儲罐抽出打入萃取塔的頂部。甲醇回收系統(tǒng)的組分變化如圖所示。二、甲醇回收醇萃取塔利用醇易溶于水的物性，用水將甲酯從主物流中萃取出來，同時(shí)萃取液夾帶了一些甲酯，再經(jīng)過醇回收塔，經(jīng)過精餾，大部分水從塔底排出，甲醇和甲酯從塔頂蒸出，返回反應(yīng)器循環(huán)使用。（2）工藝條件將來自反應(yīng)器頂部的物料送至甲基丙烯酸分餾塔。甲基丙烯酸回收系統(tǒng)的組分變化如圖所示。分離回收的目的即是除去反應(yīng)過程中生成的水及高沸點(diǎn)物質(zhì)，回收未反應(yīng)的甲基丙烯酸及甲醇，使其循環(huán)使用。由甲基丙烯酸分餾塔底部回收得到的甲基丙烯酸，經(jīng)循環(huán)過濾器過濾之后。丙酮?dú)淝杷岜璐剂蛩峒谆┧峒状减セ磻?yīng)器酸分流塔薄膜蒸發(fā)器醇回收塔醇萃取塔重組分醇拔頭塔廢水酯提純塔甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯生產(chǎn)原料甲基丙烯酸及甲醇有兩個(gè)來源，一是從罐區(qū)來的新鮮的甲基丙烯酸和甲醇，二是回收系統(tǒng)回收的甲基丙烯酸和甲醇。實(shí)踐證明，采用磺酸型離子交換樹脂催化劑，在75℃的反應(yīng)溫度下，甲基丙烯酸與甲醇酯化反應(yīng)能力比較好滿足甲醇被限定為60%70%的轉(zhuǎn)化率的要求。被金屬鐵離子玷污導(dǎo)致的不可撤回的溶漲應(yīng)特別注意?；撬嵝完栯x子交換樹脂具有酸性強(qiáng)、催化效率高、副反應(yīng)少、無催化劑分離、無廢酸污染、產(chǎn)品后處理方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還可再生后重復(fù)使用，是新型的高效催化劑，結(jié)合固定床反應(yīng)器，適于連續(xù)化生產(chǎn)。通常用作催化劑的強(qiáng)酸有濃硫酸、干燥氯化氫、對甲苯磺酸、磺酸型陽離子交換樹脂、二環(huán)己基碳二亞胺、四氯鋁醚絡(luò)合物等。因此，酯化反應(yīng)過程對甲醇的轉(zhuǎn)化進(jìn)行了限制。（2）轉(zhuǎn)化率甲醇的轉(zhuǎn)化率控制為60%70%酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng)，其平衡常數(shù)K為：平衡常數(shù)從上式可知，如果降低水的濃度，即不斷將生成的水從反應(yīng)中除去，則反應(yīng)會不斷向生成甲基丙烯酸甲酯的方向進(jìn)行，甲基丙烯酸甲酯的濃度會提高，因此酯化反應(yīng)需將反應(yīng)所形成的水不斷除去，以提高甲基丙烯酸甲酯的產(chǎn)率。甲基丙烯酸與甲醇酯化反應(yīng)中，使何者過量對反應(yīng)更為有利？從以上反應(yīng)方程式可以看出，在甲基丙烯酸與甲醇的酯化反應(yīng)過程中，除了發(fā)生生成甲基丙烯酸甲酯的酯化反應(yīng)外，還會發(fā)生一系列的副反應(yīng)。反應(yīng)方程式：甲基丙烯酸與甲醇的酯化反應(yīng)是生產(chǎn)有機(jī)酯的反應(yīng)。離開反應(yīng)器的物料中，除了甲基丙烯酸甲酯外，還有未反應(yīng)的原料甲基丙烯酸、甲醇以及其他副產(chǎn)物，隨后將其分離回收及提純精制系統(tǒng)，分離回收未反應(yīng)的原料和提純精制產(chǎn)品甲基丙烯酸甲酯。第2章設(shè)計(jì)生產(chǎn)方法及工藝流程丙酮氰醇和硫酸分別用泵按所需比例連續(xù)加人到混合釜中反應(yīng),溫度控制在℃以下,生成的甲基丙烯酞胺硫酸鹽混合流靠重力流進(jìn)醋化釜,同時(shí)加人甲醇、阻聚劑、洗滌水等,進(jìn)行醋化反應(yīng),生成甲基丙烯酸甲醋。設(shè)計(jì)根據(jù)既定的工藝路線和工藝條件，采用相關(guān)的單元過程及單元操作，設(shè)計(jì)出優(yōu)化的工藝流程，并根據(jù)工藝條件選擇出合適的設(shè)備，設(shè)計(jì)出合理的廠房布局，以滿足生產(chǎn)的要求，并做到技術(shù)上可行、符合安全條例、經(jīng)濟(jì)上合理，確定最優(yōu)方案，以達(dá)到使其工藝產(chǎn)率增加，能耗降低，降低環(huán)境污染的目的。生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)與科研部門聯(lián)手合作，大力開發(fā)高附加值、高技術(shù)含量的下游產(chǎn)品，如特種有機(jī)玻璃，做到產(chǎn)品系列化、多元化、專用化，不斷提高產(chǎn)品的質(zhì)量，降低產(chǎn)品價(jià)格，避免遭受PSC、PVC等替代產(chǎn)品的沖擊；高效能PVC抗沖擊改性劑ACR和MBS是甲基丙烯酸甲酯下游產(chǎn)品中最具有發(fā)展前途的品種之一，國內(nèi)應(yīng)集中力量解決生產(chǎn)技術(shù)與工程化問題，一方面滿足蓬勃發(fā)展的塑料工業(yè)的需求，另一方面促進(jìn)甲基丙烯酸甲酯的消費(fèi)。原料異丁烯可以通過MIBE裂解法制得(由于各組分沸點(diǎn)接近，提取混合C4原料中的異丁烯不能通過簡單的精餾分離)。由于我國乙烯生產(chǎn)嚴(yán)重供不足需，且運(yùn)輸和貯存條件苛刻，成本高，因此我國不適宜采用乙烯路線。(3)對現(xiàn)有采用丙酮氰醇法工藝路線的生產(chǎn)裝置進(jìn)行改擴(kuò)建，使其達(dá)到一定的生產(chǎn)規(guī)模。因此投資丙烯酸及酯項(xiàng)目應(yīng)因地制宜選擇投資地點(diǎn)，規(guī)劃中的項(xiàng)目應(yīng)慎重選擇投資時(shí)機(jī)、充分論證，以免盲目建設(shè)［］。在國內(nèi)丙烯酸反傾銷之后，境外企業(yè)以先進(jìn)的技術(shù)和靈活的機(jī)制參與中國的市場競爭，產(chǎn)生了明顯的鯰魚效應(yīng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年我國建筑涂料產(chǎn)量為180萬t，消費(fèi)丙烯酸酯30萬t，占丙烯酸酯總消費(fèi)量的45%。2007年我國MMA產(chǎn)量約30萬t（不含裂解MMA產(chǎn)量），（不含裂解MMA）。2007年。該公司是國內(nèi)主要有機(jī)玻璃生產(chǎn)企業(yè)之一，計(jì)劃新建5萬t/aMMA項(xiàng)目。計(jì)劃將其生產(chǎn)能力由9萬t/
萬t/a（視上游丙烯腈裝置情況確定）。MMA和PMMA裝置能力分別為10萬t/a和4萬t/a，采用異丁烯法技術(shù)。目前國內(nèi)MMA主要生產(chǎn)企業(yè)見表6。20世紀(jì)70年代又陸續(xù)建設(shè)了一批中小型裝置。除此之外，我國還有一部分生產(chǎn)廠家采用輕油裂解法和有機(jī)玻璃邊角余料裂解法來生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯。由于我國丙酮氰醇供應(yīng)嚴(yán)重不足以及生產(chǎn)規(guī)模等因素的影響，我國甲基丙烯酸甲酯產(chǎn)品的生產(chǎn)成本很高，生產(chǎn)發(fā)展緩慢。亞洲MMA需求增長的主要?jiǎng)恿Γ瑢碜杂谝壕э@示器、建筑和汽車領(lǐng)域。
2011—2016年期間，中東地區(qū)也將開始MMA生產(chǎn)，沙特國際石化公司（Sipchem）與璐彩特的合資公司在朱拜勒建設(shè)的25萬t/aMMA裝置預(yù)計(jì)2012年建成。二、供需預(yù)測除日本之外的亞洲其他地區(qū)將成為MMA未來生產(chǎn)與消費(fèi)的主要地區(qū)，大部分新建裝置將集中在這一地區(qū)。由于LCD等電子器件，以及廣告牌用品、汽車配件、人造大理石等在亞太地區(qū)的需求量迅速增長，帶動(dòng)了MMA和PMMA的需求，MMA和PMMA已成為亞太地區(qū)今后的投資熱點(diǎn)。MMA最主要的下游產(chǎn)品有機(jī)玻璃（PMMA）具有光學(xué)透明特性、耐氣候性、電絕緣性、耐藥品性、耐沖擊性、質(zhì)量輕及易成型性等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)達(dá)國家廣泛應(yīng)用于建筑、汽車、照明器材、光學(xué)儀器、展覽櫥窗以及各種工業(yè)用、家用、醫(yī)用設(shè)備等領(lǐng)域。國外MMA主要消費(fèi)于生產(chǎn)丙烯酸樹脂和塑料（有機(jī)玻璃澆鑄、擠出片材和模塑料），在美國、%、%%。2007年世界MMA主要生產(chǎn)企業(yè)列于表5。根據(jù)國外研究機(jī)構(gòu)最新統(tǒng)計(jì)，截至2008年上半年，美國、西歐、中東歐和中南美的產(chǎn)能變化很小，主要增長在亞太地區(qū)，亞太地區(qū)產(chǎn)能已增至177萬t/a。世界MMA的生產(chǎn)以丙酮氰醇法為主，約占總產(chǎn)能的80%。有機(jī)玻璃具有優(yōu)良的機(jī)械性、抗碎裂性、耐氣候性、耐腐蝕性和電絕緣性，適宜于機(jī)械加工、熱塑成型、吹塑、吸塑、溶劑膠合、熱印、絲網(wǎng)印刷等二次加工，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于國防軍工、建筑、交通運(yùn)輸、廣告裝潢、文教衛(wèi)生、儀器儀表、日用品等領(lǐng)域。目前國內(nèi)MMA市場需求形式較好，但這也促使了大量的MMA項(xiàng)目產(chǎn)生，未來幾年競爭必然加大。在我國新建MMA裝置究竟選擇ACH法還是異丁烯法，要根據(jù)各地的實(shí)際條件，尤其是原料供應(yīng)，進(jìn)行選擇。我國現(xiàn)有的MMA全部采用ACH法，裝置規(guī)模小，原材料消耗高、污染重、產(chǎn)品成本高。對于丙酮氰醇法來講，裝置規(guī)模對產(chǎn)品影響很大。改進(jìn)后的路線(BASF新路線)中生成的甲基丙酸醋中間產(chǎn)物，而不是丙醛，從而它比丙醛路線節(jié)約成本。表3MMA主要生產(chǎn)工藝路線路線成本對比（單位：美分P磅）原料取價(jià)：丙酮586$Pt，硫酸53$Pt，異丁烯604$Pt，氧氣49$Pt，乙烯573$Pt，甲醇144$Pt技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較：Nexant公司對一系列工業(yè)化和正在開發(fā)的MMA生產(chǎn)路線成本進(jìn)行分析比較，結(jié)果見表4。圖1MMAMTBE聯(lián)產(chǎn)流程(MMA生產(chǎn)作為基于MTBE的異丁烯聯(lián)產(chǎn)裝置的一部分)日本催化合成公司已提出MTBE生產(chǎn)MMA的工藝路線，該流程可組合多種異丁烯利用項(xiàng)目，如丁基橡膠、異戊二烯和MMA。該工藝的催化劑制備過程為：在36％二氧化硅含水懸浮液中慢慢加入NbF，然后逐漸加熱脫水，把所得固體材料在300℃高溫下焙燒4小時(shí)，再在450℃下焙燒6小時(shí)。(7)丙烯羰基化路線丙烯羰基化路線先使丙烯羰基化生成異丁酸，然后脫氫生成甲基丙烯酸，最后酯化生成MMA。它可滿足HCN供應(yīng)不足和廢物排放限制的要求。該路線工藝簡單。然而即使使用基于銫和鉬促進(jìn)劑的多組分新催化劑。表1比較了異丁烷氧化工藝和異丁烯氧化工藝的原材料成本。已有許多公司對此進(jìn)行了研究，研究進(jìn)展最快的是埃爾夫阿托化學(xué)和住友化學(xué)公司。單程轉(zhuǎn)化率高和選擇性很高。該路線中的縮合催化劑壽命尚不清楚，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)表明，新鮮催化劑表現(xiàn)出較高的選擇性和高轉(zhuǎn)化率。然而，從整體上而言，R．TI—Eastman—Bechtel路線所需投資比巴斯夫路線和璐彩特乙烯路線要低。在ICI專利中考慮了