[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(jì)條件參數(shù)操作溫度/℃170~190設(shè)計(jì)溫度/℃210操作壓力/MPa0.77設(shè)計(jì)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(jì)1、列管尺寸和長(zhǎng)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(mǎn)足反應(yīng)管換熱面積和經(jīng)濟(jì)性的要求。查閱GB17395-2008《無(wú)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(wú)縫鋼管，使用材料為S31608。反應(yīng)器的列管數(shù)目應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足催化劑床層直徑的要求，因此所需管數(shù)計(jì)算如下：列管的長(zhǎng)度如下式計(jì)算：圓整完成后，取4.5m長(zhǎng)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(zhǎng)度丙酮加氫反應(yīng)器列管數(shù)440根，正三角形布局，通過(guò)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(guò)管束中心線(xiàn)的管數(shù)nc：管束中心線(xiàn)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(zhǎng)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(cè)》，一般取1m左右，由于管頂空間（前部管箱）需要設(shè)計(jì)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(zhǎng)度（不包括封頭、裙座等外部結(jié)構(gòu)）計(jì)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(huì)被除去，厭氧水會(huì)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(shí)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(duì)數(shù)平均溫差：9.85℃所需換熱面積：367.32m2實(shí)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(jì)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(shí)，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(wú)縫鋼管，材料為S31608，選取外徑為426mm，壁厚為13mm的無(wú)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(jì)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(wú)縫鋼管，材料為S31608，選取外徑為219mm，壁厚為9.5mm的無(wú)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(jì)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(wú)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(wú)縫鋼管，即Φ325×12.5mm。上述兩個(gè)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(jì)算匯總表接管名稱(chēng)體積流量（m3/h）接管尺寸/mm法蘭類(lèi)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(jì)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(guò)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(wú)安全裝置的情況下，把其內(nèi)在壓力設(shè)計(jì)成P=（1~1.1）PW，設(shè)計(jì)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(jì)算如下：式中：δ—?dú)こ逃?jì)算厚度，mm；P—操作時(shí)可能的最大壓力，無(wú)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(wú)損檢測(cè)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(wú)損檢測(cè)，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(jì)算厚度為：在GB150的，排除腐蝕裕量，計(jì)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(gè)管箱名義厚度為C：該計(jì)算出來(lái)的壁厚需要經(jīng)過(guò)強(qiáng)度校核，一般由水壓試驗(yàn)進(jìn)行校核。試驗(yàn)壓力計(jì)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(yàn)通過(guò)需滿(mǎn)足下式：顯然，壓力校核通過(guò)，因此耐壓試驗(yàn)強(qiáng)度通過(guò)。經(jīng)過(guò)SW6-2011校核后，綜合考慮反應(yīng)器整體機(jī)械強(qiáng)度后，選用厚度為16mm。8、封頭、支座計(jì)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(shí)，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(duì)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(jì)，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(gè)，大小89×4mm，排氣管中心線(xiàn)與裙座殼尖端間距180mm。9、反應(yīng)器高度計(jì)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(jì)總結(jié)表5-5設(shè)計(jì)總結(jié)反應(yīng)器R0101殼程管程設(shè)計(jì)壓力P/MPa0.275設(shè)計(jì)壓力P/MPa0.85設(shè)計(jì)溫度T/℃145設(shè)計(jì)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(zhǎng)/mm4500管排列方式正三角形管數(shù)目440折流板（環(huán)盤(pán)型）間距/mm750反應(yīng)器尺寸直徑/m2.2長(zhǎng)度/m11.406計(jì)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(jì)1.泵的選型原則1.使所選泵在流量、揚(yáng)程、壓力、溫度、空化流量、真空管等工藝參數(shù)上達(dá)到機(jī)型及性能。2.它必須滿(mǎn)足臨時(shí)函數(shù)的要求。運(yùn)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(wú)泄漏，例如磁力泵，膜泵和罐泵。輸送耐腐蝕材料的泵的對(duì)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(chǎng)泵等）。含固體顆粒泵送工具須用耐磨材料制成，有條件時(shí)可用潔凈液體沖洗軸封。3、在機(jī)械上具有可靠性強(qiáng)、噪聲小、振動(dòng)低等特點(diǎn)。4、在經(jīng)濟(jì)上應(yīng)考慮設(shè)備費(fèi)、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)、維修費(fèi)、管理費(fèi)等總費(fèi)用最小。2.泵的類(lèi)型表5-6泵的特點(diǎn)和選用要求項(xiàng)目葉片式類(lèi)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(yáng)程較高低高特點(diǎn)對(duì)應(yīng)一定流量，只能達(dá)到一定的揚(yáng)程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，體積小，重量輕，安裝檢修方便啟動(dòng)出口閥關(guān)閉出口閥全開(kāi)維修簡(jiǎn)便性能曲線(xiàn)3.選型結(jié)果從各