乙酸乙酯反应器设计(3)

公称直径mm 总深度mm 2500 筒体的高度

665 直边高度mm 内表面积m2 容积m3 40 7.089 2.242 (V-v)4

H=D2π =2.711m=2710mm

i釜体高径比的复核 HH+h2710+40

Di =Di =2500 =1.1 所以，该设计满足要求。 4.2筒体壁厚的设计 4.2.1设计参数的确定

110℃下反应器内各物质的饱和蒸气压《化工热力学》 物质 水 乙酸 0.08 乙醇 0.316 乙酸乙酯 0.272 饱和蒸气压MPa 0.143 该反应釜的操作压力必须满足乙醇的饱和蒸气压，所以取操作压力P=0.4MPa，则取设计压力PC=1.1P=0.44MPa。

反应釜操作温度为100℃，设计温度取130℃。反应釜体材料选用Q345R。查《化工设备机械基础》得该材料在130℃时的许用应力[σ]t=189MPa。

焊缝系数取φ=1.0（双面对接焊，100%无损探伤），腐蚀裕量C2=2mm。（取自《化工设备机械基础》） 4.2.2筒体的壁厚 计算厚度

PCDi0.44×2500δ= ==2.9134mm 2[σ]tφ-PC2×189×1.0-0.44因为δ=2.9134?δ所以取δ=3mm 设计厚度

δd=δ+C2=3+2=5mm

钢板负偏差 C1=0.3mm （取自《化工设备机械基础》） 名义厚度

δn=δd+C1+?=5+0.3+?=6mm 有效厚度

δe=δn-C2-C1=3.7mm 4.3釜体封头厚度 计算厚度

PCDi0.44×2500

δ= ==2.9117mm 2[σ]tφ-0.5PC2×189×1.0-0.5×0.44因为δ=2.9117?δ所以取δ=3mm 设计厚度

δd=δ+C2=3+2=5mm

钢板负偏差 C1=0.3mm （取自《化工设备机械基础》） 名义厚度

δn=δd+C1+?=5+0.3+?=6mm

min=3mm，δmin-δmin=3mm，δmin-δ

?C1

?C1

五、反应釜夹套设计

夹套是在釜体的外侧用焊接或法兰连接的方式装设各种形状的钢结构，使其与釜体外壁形成密闭的空间，在此空间内通入加热或冷却的介质，可加热或冷却反应釜内的物料。夹套的主要结构形式有整体夹套、半圆管夹套、和蜂窝夹套等，其适应的温度和压力不同。本设计采用整体夹套中的U型夹套。 5.1夹套DN、PN的确定 5.1.1夹套的DN

夹套直径与筒体直径之间的关系 Di /mm 700~1800 Dj /mm Di+100 2000~3000 Di+200 3000~4000 Di+300 4000~5000 Di+400 由夹套的筒体内径与釜体筒体内径之间的关系可得：

Dj=Di+200=2500+200=2700mm 5.1.2夹套的PN

有设计条件可知夹套内介质的工作压力为常压，故可取PN=0.25MPa，由于PN?1.6MPa，所以可以选用Q235B为夹套的制作材料。

查《化工设备机械基础》得该材料在130℃时的许用应力[σ]t=110MPa，取焊缝系数φ=1.0（双面对接焊，100%无损探伤），腐蚀裕量C2=2mm。 5.2夹套筒体的壁厚 计算厚度

PCDj0.25×2700δ= ==3.0717mm 2[σ]tφ-PC2×110×1.0-0.25设计厚度

δd=δ+C2=3.0717+2=5.0717mm

钢板负偏差 C1=0.3mm （取自《化工设备机械基础》） 名义厚度

δn=δd+C1+?=5.0717+0.3+?=6mm 有效厚度

δe=δn-C1-C2=6-0.3-2=3.7mm 5.3夹套筒体的高度

fV-v0.6×15.547-2.242Hj=π = =1.44m=1440mm π22

D ×2.5i445.4夹套的封头 封头的厚度

夹套的下封头选用标准椭球形封头，内径与筒体相同。夹套上封头选带折边形的封头，且半锥角α=45°。 计算厚度

PCDj0.25×2700δ= ==3.0699mm 2[σ]tφ-0.5PC2×110×1.0-0.5×0.25设计厚度

δd=δ+C2=3.0699+2=5.0699mm

钢板负偏差 C1=0.3mm （取自《化工设备机械基础》） 名义厚度

δn=δd+C1+?=5.0699+0.3+?=6mm

带折边锥形封头的大端与夹套筒体对焊，小端与釜体筒体角焊，所以取封头的壁厚与夹套筒体壁厚一致δn=6mm 5.5传热面积校核

釜体下封头的内表面积FK=7.089m2，筒体高度H=2710mm，筒体内经Di=2500mm，筒体内表面积F0=21.274m2。

总的换热面积F总=7.089+21.274=28.363m2

六、反应釜釜体及夹套压力试验 6.1釜体的水压试验 6.1.1水压试验的压力

[σ]

PT=1.25Pc =1.25×0.44×1=0.55MPa

[σ]t6.1.2强度校核

PT(Di-δe)0.55×(2500-3.7)σT= = =185.54MPa 2×3.72δe

查《化工设备机械基础》得Q345R的屈服极限σs=345MPa

0.9φσs=0.9×1.0×345=310.5MPa 因为σT=185.54MPa?0.9φσs=310.5MPa 所以水压强度足够 6.1.3水压试验的操作过程

在保持釜体表面干燥的情况下，首先用水将釜体内的空气排空，再将水的压力缓慢升至0.55MPa，保证不低于30min，然后将压力缓慢降至0.44MPa，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄

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