固定床反應(yīng)器的設(shè)計

固定床反響器的設(shè)計 固定床反響器的設(shè)計 [摘 要]論述了異丁烯生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備固定床反響器的材料的選擇，結(jié)構(gòu)的設(shè)計，強度計算和制造的要求。應(yīng)用結(jié)果說明，該設(shè)備完全滿足異丁烯生產(chǎn)的工藝要求。 [關(guān)鍵詞]反響器 設(shè)計 中圖分類號：P671 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X13-0089-01 固定床反響器是異丁烯生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，直徑大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，它設(shè)計的好壞關(guān)系到整個生產(chǎn)的成功與否，必須引起足夠的重視。 1.固定床反響器的使用要求 固定床反響器是異丁烯生產(chǎn)工藝流程中的第一臺設(shè)備，本次設(shè) 計是以已運行的產(chǎn)量比擬低的固定床反響器為參考，進行設(shè)計。因擴產(chǎn)需要，所以尺寸相應(yīng)加大，設(shè)備重量增加，一些元件不能選用標(biāo)準(zhǔn)件，需自行設(shè)計；并且結(jié)構(gòu)上重新設(shè)計，殼程由原來的單腔改為三腔，以改善原來換熱效率不高的弊端。此反響器從尺寸和重量上看是目前國內(nèi)異丁烯生產(chǎn)中所沒有的。 改良后的固定床反響器的使用要求是：外形尺寸 φ2300mmX9100mm；殼程工作壓力0.4MPa，進料溫度300℃，出料溫度290℃，物料為導(dǎo)熱油；管程工作壓力0.1MPa，進料溫度220℃，出料溫度270℃，物料為異丁烯、甲醇、MTBE的混合物，換熱管尺寸為φ25mmX2.5mmX6000mm。管程填裝φ2mm～φ6mm無腐蝕性填料。 2.材料的選擇 根據(jù)使用要求，定出殼程設(shè)計壓力0.5MPa，設(shè)計溫度350℃；管程設(shè)計壓力0.2MPa，設(shè)計溫度320℃。查有關(guān)資料，管殼程介質(zhì)腐蝕性弱，壓力不高，溫度也在碳鋼和低合金鋼使用溫度范圍內(nèi)，從經(jīng)濟性考慮選碳鋼或低合金鋼。換熱管常用碳鋼材料為20鋼，10鋼；10鋼低溫性能優(yōu)于20鋼，但20鋼的高溫性能優(yōu)于10鋼，因此選20鋼。殼程由于溫度較高，只有從常用的壓力容器用鋼20R，16MnR等考慮。高溫下，20R許用應(yīng)力比16MnR下降快，通過從強度和經(jīng)濟性方面的綜合考慮，選16MnR。管板相應(yīng)選16Mn鍛件。 3.結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)工藝要求管程進料是上進下出，為使進出料分布均勻，進出料管均伸進管箱并在中間開孔。為了使填料不進入進出料管中堵塞管道，進料管開孔朝上，出料管開孔朝下，并在進出料管開孔處，纏兩層20目不銹鋼絲網(wǎng)。具體見附圖1。 為了對管程物料加熱均勻，把殼程分為三個密閉的局部，每局部各有一個進口，一個出口。具體見附圖1。 為了節(jié)省填料，下管箱出料管上側(cè)加一柵板支撐填料。具體見附圖1。 3.2 主要元件結(jié)構(gòu)設(shè)計 因該設(shè)備尺寸為DN2300mm，目前標(biāo)準(zhǔn)法蘭、墊片最大尺寸為DN2000mm，因此不能選標(biāo)準(zhǔn)法蘭、墊片，所以參照標(biāo)準(zhǔn)中DN2000mm的法蘭、墊片、進行放大設(shè)計，并用SW6計算校對。 此設(shè)備因重量超出標(biāo)準(zhǔn)支座所能承受的重量，為了加強支座的強度和剛度，在標(biāo)準(zhǔn)支座的根底上加了一個筋板和一個蓋板，尺寸也相應(yīng)加大，地腳螺栓孔由原來的一個變成現(xiàn)在的兩個。具體見附圖2。 4.度計算 本設(shè)備的計算是采用過程設(shè)備強度計算軟件包 SW6-98 V3.1 進行計算，主要包括管箱、殼體、管板、法蘭、開孔補強等的計算。 5.制造中的要求 本設(shè)備按GB151-1999?管殼式換熱器?和GB150-1998?鋼制壓力容器?進行制造、檢驗和驗收，除此之外，要注意的：一是防腐底漆，因為該設(shè)備介質(zhì)溫度高，一般底漆容易脫落，所以用特殊的底漆，筆者選用耐高溫的無機富鋅底漆。二是支撐柵板的平面度，因為假設(shè)支撐柵板的平面度過大，會使支撐柵板受力不均，造成支撐柵板的破壞，支撐柵板的平面度必須保持在2mm內(nèi)。 6.結(jié)語 通過強度計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用了多殼程結(jié)構(gòu)，使固定床反響器的換熱效率大大提高，節(jié)省了能源，提高了產(chǎn)量。該設(shè)備已投入運行一年未發(fā)現(xiàn)任何問題。這說明該設(shè)備設(shè)計合理，施工質(zhì)量良好，完全滿足異丁烯生產(chǎn)的使用要求。 參考文獻 【1】潘家禎，等.壓力容器材料使用手冊-碳鋼及低合金鋼.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000. 【2】青島化工學(xué)院，等.化工容器及設(shè)備.湖北：湖北科學(xué)技術(shù)出版社，1984. 【3】華東理工大學(xué)，等.過程設(shè)備機械設(shè)計根底.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.