[10]可知異丙醇合成反應(yīng)條件如表5-3所示。表5-3異丙醇合成反應(yīng)條件設(shè)計條件參數(shù)操作溫度/℃170~190設(shè)計溫度/℃210操作壓力/MPa0.77設(shè)計壓力/MPa0.85導(dǎo)熱介質(zhì)水（飽和水）2.反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計1、列管尺寸和長度反應(yīng)是放熱的，必須保證反應(yīng)在170-190℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。反應(yīng)管內(nèi)徑為62mm，滿足反應(yīng)管換熱面積和經(jīng)濟(jì)性的要求。查閱GB17395-2008《無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》，選用的規(guī)格為70×4mm的無縫鋼管，使用材料為S31608。反應(yīng)器的列管數(shù)目應(yīng)當(dāng)滿足催化劑床層直徑的要求，因此所需管數(shù)計算如下：列管的長度如下式計算：圓整完成后，取4.5m長的管體，在列管的上下端充填惰性氧化鋁瓷球，以覆蓋并支撐催化劑。2、殼體直徑和筒體長度丙酮加氫反應(yīng)器列管數(shù)440根，正三角形布局，通過焊接的方式與管板進(jìn)行固定。列管排列成三角形，管心距一般不得小于1.25do，取管心距1.25do推算：通過管束中心線的管數(shù)nc：管束中心線最外層管的中心至殼體內(nèi)壁的距離e：取e=1.5do：QUOTE殼體內(nèi)徑：QUOTE圓整后取殼體內(nèi)徑為2.2m。反應(yīng)器長度還應(yīng)該包括筒底空間與筒頂空間，根據(jù)《壓力容器手冊》，一般取1m左右，由于管頂空間（前部管箱）需要設(shè)計氣體分布器，故取管頂空間為1.5m，塔底空間為1m：因此反應(yīng)器的反應(yīng)段總長度（不包括封頭、裙座等外部結(jié)構(gòu)）計算如下：H1=1.5+4.5+1=7m3、換熱面積核算平均傳熱溫度差由管側(cè)和殼側(cè)的傳熱狀態(tài)決定。已知的條件是:反應(yīng)是放熱的，所以管內(nèi)一半的溫度升高20℃，剩下的溫度會被除去，厭氧水會部分蒸發(fā)，產(chǎn)生低壓蒸汽。使用Aspen模擬混合物體系參與反應(yīng)的反應(yīng)熱，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到要求的時候，丙酮加氫反應(yīng)器換熱負(fù)荷為Q=-1624.23kW。以管外表面為基準(zhǔn)，換熱面積為435.42m2對數(shù)平均溫差：9.85℃所需換熱面積：367.32m2實際換熱面積為435.42m2，故符合換熱要求。4、反應(yīng)器進(jìn)出料接管計算丙酮加氫是氣固相催化反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)器入口氣體流速為8m/s時，進(jìn)料接管管徑：反應(yīng)器出口的流速為7m/s，則出料接管管徑：根據(jù)GB/T8163-2008無縫鋼管，材料為S31608，選取外徑為426mm，壁厚為13mm的無縫鋼管，即Φ426×13mm，接管在前后端管箱筒體。法蘭選用WN400(B)-1.0RF16Mn。5、換熱物流進(jìn)口接管計算根據(jù)：Q=0.05WcH所需水的質(zhì)量流率Wc：進(jìn)出口定性溫度下，水的密度ρ=891.42kg/m3，則水體積流量：水進(jìn)出口流速0.6m/s，接管內(nèi)徑為：根據(jù)GB/T17395-2008無縫鋼管，材料為S31608，選取外徑為219mm，壁厚為9.5mm的無縫鋼管，即Φ219×9.5mm。法蘭選用SO200(B)-0.6RF16Mn。6、換熱物流出口接管計算反應(yīng)器出口的流速10m/s，則出料接管管徑：按照GB/T8163-2008無縫鋼管的要求，其材質(zhì)采用S31608，選用325mm的外徑，壁厚為12.5mm的無縫鋼管，即Φ325×12.5mm。上述兩個換熱物流出入接管位于筒體上。法蘭選用SO300（B）-0.6RF16Mn。表5-4接管計算匯總表接管名稱體積流量（m3/h）接管尺寸/mm法蘭類型反應(yīng)器進(jìn)料管N13489.02Φ426×13WN400(B)-1.0RF16Mn反應(yīng)器出料管N23090.98Φ426×13WN400(B)-1.0RF16Mn換熱物流進(jìn)料管N360.28Φ219×9.5SO200(B)-0.6RF16Mn換熱物流出料管N42202.29Φ325×12.5SO300(B)-0.6RF16Mn7、反應(yīng)器殼體、管箱參數(shù)計算分析Aspen流股的模擬信息，可以獲得如下信息：7.7Pa為管內(nèi)操作壓力，反應(yīng)過程中最高溫度為190°C，工作壓力為2,5pa的試管，124.9°C是管道最大響應(yīng)溫度。在內(nèi)壓無安全裝置的情況下，把其內(nèi)在壓力設(shè)計成P=（1~1.1）PW，設(shè)計溫度一般高于正常反應(yīng)最高溫度15~30°C。所以設(shè)定8.5pa是管道壓力和210°C溫度的二分之一，材質(zhì)采用S3608不銹鋼，管道壓力二分之一、溫度145°C，材質(zhì)采用S3608不銹鋼。反應(yīng)器為內(nèi)壓容器，其殼程的壁厚計算如下：式中：δ—殼程計算厚度，mm；P—操作時可能的最大壓力，無安全泄放裝置情況，內(nèi)壓容器取P=(1—1.1)PW，MPa；—材料在操作溫度范圍內(nèi)的許用應(yīng)力，MPa；φ—焊接系數(shù)，20%無損檢測下，單面焊取0.65，雙面焊取0.85；Di—為殼體內(nèi)徑，mm。在本工藝中進(jìn)行雙面焊接，20%無損檢測，焊接系數(shù)取0.85。查閱GB713《鍋爐和壓力容器用鋼板》可知289℃下，S31608許用應(yīng)力為156MPa。由此可以算出計算厚度為：在GB150的，排除腐蝕裕量，計算厚度應(yīng)不低于3mm，取其腐蝕余量2mm，負(fù)偏差0.6mm。那么這個管箱名義厚度為C：該計算出來的壁厚需要經(jīng)過強度校核，一般由水壓試驗進(jìn)行校核。試驗壓力計算如下：壓力校核公式：有效厚度為QUOTE因此可以得到：壓力校驗通過需滿足下式：顯然，壓力校核通過，因此耐壓試驗強度通過。經(jīng)過SW6-2011校核后，綜合考慮反應(yīng)器整體機械強度后，選用厚度為16mm。8、封頭、支座計算丙酮加氫反應(yīng)器封頭選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形，其形狀系數(shù)為K=1。為了便于焊接、壁厚及材質(zhì)與管箱筒體的一致性，選用了16mm厚的S31608。查閱GB/T25198-2010,DN=2200mm時，厚度為16mm，封頭的總深H=590mm，直邊高度為h:h=H-0.25D=590-0.25×2200mm=40mmh=H-0.25D=590-0.25×2200mm=40mm曲邊深度為hi:hi=H-h=550mmhi=H-h=550mm為了便于拆裝和維護(hù)，根據(jù)反應(yīng)器尺寸選用的適當(dāng)支座是裙式支座，裙式支座采用JB/T4710-2005《鋼制塔式容器》規(guī)范，調(diào)閱后選用圓筒型裙式支座，和筒體為對接型式，裙座殼外徑和連接在一起的塔殼一致，外形如圖5-1所示：圖5-1裙座外形圖調(diào)閱NB/T47041-2014的設(shè)計，其參數(shù)為：高3800mm，外徑相當(dāng)于封頭內(nèi)徑2200mm、厚度20mm，排氣孔4條，排氣孔大小80mm，排氣管有四個，大小89×4mm，排氣管中心線與裙座殼尖端間距180mm。9、反應(yīng)器高度計算筒體高度：H1=7m，裙座高度：H2=3.8m封頭高度：H3=590+16（厚度）mm=606mm=0.606m反應(yīng)器高度：H=H1+H2+H3=11.406m。10、設(shè)計總結(jié)表5-5設(shè)計總結(jié)反應(yīng)器R0101殼程管程設(shè)計壓力P/MPa0.275設(shè)計壓力P/MPa0.85設(shè)計溫度T/℃145設(shè)計溫度T/℃210殼程圓筒內(nèi)徑/外徑/mm2200/2232管箱筒體材質(zhì)S31608殼體材質(zhì)S31608反應(yīng)管材質(zhì)S31608反應(yīng)器列管反應(yīng)管管徑/mmΦ70×4管心距87.5管長/mm4500管排列方式正三角形管數(shù)目440折流板（環(huán)盤型）間距/mm750反應(yīng)器尺寸直徑/m2.2長度/m11.406計算結(jié)果前端管箱筒體名義厚度/mmδn=16后端管箱筒體名義厚度/mmδn=16殼程圓筒名義厚度/mmδn=16前端管箱封頭名義厚度/mmδn=16后端管箱封頭名義厚度/mmδn=16管板厚度/mmδn=50（二）泵選型設(shè)計1.泵的選型原則1.使所選泵在流量、揚程、壓力、溫度、空化流量、真空管等工藝參數(shù)上達(dá)到機型及性能。2.它必須滿足臨時函數(shù)的要求。運輸易燃、易爆、有毒或者貴重物品用的水泵要求軸密封可靠或者無泄漏，例如磁力泵，膜泵和罐泵。輸送耐腐蝕材料的泵的對流部分必須使用耐腐蝕材料（例如，不銹鋼AFB耐腐蝕泵、CQF塑料磁場泵等）。含固體顆粒泵送工具須用耐磨材料制成，有條件時可用潔凈液體沖洗軸封。3、在機械上具有可靠性強、噪聲小、振動低等特點。4、在經(jīng)濟(jì)上應(yīng)考慮設(shè)備費、運轉(zhuǎn)費、維修費、管理費等總費用最小。2.泵的類型表5-6泵的特點和選用要求項目葉片式類型離心泵軸流泵旋渦泵流量較大大大均勻性均勻穩(wěn)定性不恒定，隨管道情況變化而變化揚程較高低高特點對應(yīng)一定流量，只能達(dá)到一定的揚程結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)簡單，造價低，體積小，重量輕，安裝檢修方便啟動出口閥關(guān)閉出口閥全開維修簡便性能曲線3.選型結(jié)果從各