仲丁醇脱氢反应器的结构设计.pdf

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1、第8期-47-仲丁醇脱氢反应器的结构设计郑位友（贵州东华工程股份有限公司，贵州贵阳550002）[摘要]本文以某公司乙酸仲丁酯生产甲乙酮装置中仲丁醇脱氢反应器的设计为例，对立式固定管板换热器的主要结构设计进行分析，提出管程需要测温和管程介质是危化品时换热器主要结构的设计方案，为类似设备设计积累一定的经验。[关键词]仲丁醇脱氢反应器；甲乙酮；固定管板换热器；结构设计仲丁醇脱氢反应器是一种列管式固定床反应程材料采用Q345R+S31603复合板，壳程材料采用器，主要工艺过程以装在列管中的脱氢反应催化Q345R，根据GB/T151-2014《热交换器

2、》中管板剂进行脱氢反应，是用乙酸仲丁酯为原料制备甲材料选择16MnⅢ级锻件，管程侧进行表面堆焊。乙酮装置的核心设备。该设备的工作特点是需要设备的支撑方式选为耳座支撑，耳座的大小按JB/定期对催化剂进行更换，然而管程操作介质为危T4712.3-2007《容器支座第3部分：耳式支座》进化品，换填料时要求管程积液要置换排净，这就行选择。仲丁醇脱氢反应器的结构如图2所示。要求设备专业在设计过程中充分考虑设备管程结2管板结构型式选择构能满足排液要求。另一个工艺过程要求在管程GB/T151-2014《热交换器》中，固定管板换侧需进行温度测量，要在管箱上考虑

3、测温管接口热器的管板与壳体、管箱的连接型式可选择其中b和测温仪表进行现场装卸。本文主要从仲丁醇脱型和e型，如图1所示。氢反应器管板结构和管程排液结构设计两方面论述立式固定管板换热器的设计经验，以供同行类似设备设计时参考。1仲丁醇脱氢反应器主要技术参数与结构特点1.1主要技术参数见表1。表1仲丁醇脱氢反应器主要技术参数参数名称壳程管程工作压力MPa0.3～0.50.5设计压力MPa0.80.8工作温度℃270～280300设计温度℃330330介质导热油仲丁醇、丁酮等介质特性—易爆腐蚀裕量mm31焊接接头系数0.8512换热面积m～811压力容器

4、类别Ⅱ类图1管板与壳体、管箱的连接1.2结构特点设备的结构特点与工艺操作过程、安装方式作者简介：郑位友（1977—），男，贵州遵义人，本科学历，高和材料选择等有关，本设备安装方式为立式。管级工程师。在贵州东华工程股份有限公司从事化工设备与机械的设计和技术管理工作。石油和化工设备-48-技术交流2017年第20卷结合本设备的工艺操作过程和结构特点，考虑到是反应器，需要定期更换填料，要求对管程中间几个部位进行温度监测，选择管板结构型式时应综合考虑。在进行温度监测时，要求测温元件通过管箱壳体伸入换热管中，从而实现对反应温度的监控。选择管板时应会同仪表

5、控制专业和工艺专业进行评审，主要结合测温仪表的结构形式，以及测温材料是否可以弯折等因素考虑。根据以上工艺操作条件，最终选择了b型不兼作法兰管板结构型式，测温管口开在管箱筒节上，避免了更换催化剂时来回抽动测温元件的问题，同时也便于填料更换，如图2所示。当然，也可选择e型兼作法兰管板型式，但需要在管箱封头处加设一个人孔进行测温元件的安装拆卸，这种结构可以节省一定的投资，但操作空间狭小，不便于操作人员进行测温元件的安装拆卸和填料的更换工作。两种管板结构各有利弊，两者皆可实现工艺操作需求，这需要设计方结合业主要求进行合理的选择。3换热管与管板的连接结构

6、设计换热管与管板的连接接头（以下简称管接头）承受压力和温度引起的载荷，并要求形成可靠的密封。管接头是管壳式换热器设计、制造的关键技术之一，也是换热器失效发生的主要部位之一，其可靠性直接影响到管壳式热交换器的使用寿命。管接头常见的连接方式有强度胀接、强图2仲丁醇脱氧反应器的结构度焊接和胀焊并用等。择为强度焊加贴胀，结构形式如图3(a)所示。本反应器管程介质特性为易爆，要求有可靠管接头强度焊接接头形式在GB/T151-2014的密封，管接头的端部采用强度焊。管接头结构《热交换器》中有四种，仲丁醇脱氢反应器为立设计时应避免焊脚过大对换热管端产生损伤外

7、，式固定管板换热器，且管程介质为易爆介质，在还应降低工作量，缩短生产周期。壳程介质为导定期更换换热管内的催化剂时需要把管程介质排热油，停车检修时要求尽量排净，故管接头结构净，防止产生安全隐患。为使管程介质能被排设计时增加了贴胀。结合介质特性、检修、管板净，设计时对称设置4根平齐式管接头用于排液，为复合管板结构等因素，管接头结构形式最终选结构形式如图3(b)所示。(a)(b)图3换热管与管板连接接头形式第8期郑位友仲丁醇脱氢反应器的结构设计-49-4结束语在仲丁醇脱氢反应器的设计过程中，对主◆参考文献[1]TSGR0004-2009，固定式压力容

8、器安全技术监察规程要关键结构进行结构对比分析和选择，特别是对（第二版）[S].立式列管式固定床反应器管板结构设计，以及[2]GB/T150.1~150