2.3 反应器的设计计算反应器的机械设计遵照AS1210（无明火压力容器）标准。
反应器将由低合金铬钢制成，用矿渣棉保温，由圆柱裙座和水泥地基支撑。
2.3.1 列管数的计算本设计采用的列管规格为 3.5mm 32 φ，长度为3米，催化剂堆积高度为2.8米，催化剂的类型为:五氧化二钒和二氧化钛,载体为6mm 瓷球，支撑方式为金属丝网和夹环[18]。
根据《化工设计项目设计手册》可知，类列管的烃负荷为340g/（管*h ）。
根据物料衡算可知烃进料为6622Kg/h则所需的列管数为：6622/0.34=19476.5根即需要列管19480列管以正三角形排列,管心距为40mm根据公式： N T =3a(a+1)+1N T ----排列在六边形内的列管数a------六边形的层数设 a=78 N T =3×78×(78＋1)＋1=18487设每个弓形排列列管数为172根，则弓形部分列管排列数为： 172×6=1032根；总计：18487+1032=19519根，但因为反应器中间部位的三圈管子作为支撑，并不进行反应，所以在进行排列时要减去这三圈管数，因为N T =3a(a+1)+1，所以三圈管子的数量为37根。
则实际的排列的管数为17941-37=17904根。
2.3.2．塔径的计算：六边形对角线： L=78×2×40=6.24m则反应器的直径D L =L+d 0=6.24+0.032=6.272m (d 0为列管外管径)根据公式Di=D L +2b 3计算反应器内径因为b 3≥0.25d 0 0.25d 0=0.25×32=8mm所以b 3=10mm则反应器内径Di=D L +2b 3=6.272+20=6292mm=6.292m 所以Di 取6.5m2.3.3管程压力降的计算：反应器的质量流量[13,16]： h m kg G ./43.72734025.019482106.9522224=⨯⨯⨯=π流体的热导率： l h m kal f ../0447.0=λ黏度： cp033.0=μ()pa cp 3101－= 密度： 3/77.0m kg f =ρ质量流量： s m Kg h m kg G ⋅==22/02.2/43.7273床层的空隙率： 0.405管程压力降为：()g d G G d L P p p ρεεμε3175.11150－－⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∆ ()9.810.536 2.02405.0405.0－102.275.161034.3405.0－1150335⨯⨯⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯⨯⨯=∆-PKPa P 15.6=∆2.3.4 反应器壁厚的计算：苯酐和顺酐蒸汽对于大多数钢而言腐蚀性不强，平均腐蚀速度通常小于0.05mm/s ，而冷却盐在高温下具有强氧化性，因此需要相当含量的铬组分以提高抗腐蚀性，铬组分的添加同时改善了高温下的机械性能，所以需用不锈钢316型，年腐蚀速度低，在430℃时许用应力为MPa 109[16]由《化工机械基础》)查得壁厚的公式：[]c p D P t i c +=－ϕσδ2 式中：c P —计算压力，MPa P c 2.2=（根据《化工设计项目设计手册》） i D —塔内径，mm D i 6500=[]t σ—许用应力，[]MPa t109=σ ϕ—焊接接头系数，0.1=ϕ C —腐蚀量，2=C∴3.12.2－0.1109265002.2+⨯⨯⨯=δ mm 57.67=δ圆整后，mm 68=δ2.3.5 封头的计算：标准椭圆封头的最小壁厚[]PcPD t 5.02－ϕσδ= mm 68=δ 封头的曲面深度4D h =46500=mm 1625= 直边高度mm h 500=裙座上开人孔直径为mm 500 ，人孔2个裙座高2.3m 校核：当δ4mPD ＜[]t σϕ时，符合强度要求 δ4mPD =68465002.22⨯⨯⨯=105.15MPa 所以δ4mPD ＜[]t σϕ 符合强度要求 2.3.6 反应器的高度的计算筒体高度为m 3，封头的曲面深度为1.625m ，直边高度为50mm,裙座高2.3m ，反应物料的进出口开在器壁，故器壁部分列管上下各留出1.5米。
则 m Hi 625.7625.125.13=+⨯+=所以反应器总高度H 总=7.625+2.3=9.925 取H 总=10m筒体高度m H 0.625.13.0=⨯+=2.3.7开孔补强的计算：由《化工项目设计训练》得：0.450.318.41opt w D p= ① 反应器进口质量流量69522kg/h ，密度为3/04.1m kgD opt =8.41× 695220.45 ÷1.040.31=1254.5mm其中，w kg/h p kg/m opt D 3为管径；为质量流量，；为液体密度，选择了高于最佳值得最接近标准尺寸。
因此，对于反应器气体进料，指定了1500mm 的管口尺寸[18]。
② 反应器出口质量流量69038.044kg /h ，密度为3/85.0m kgD opt =8.41× 69038.0440.45÷0.850.31=1331.27mm由于管子得结构材料比普通碳钢贵得多，所以选择了低于最佳值得最接近标准尺寸。
因此，对于反应器气体进料，指定了1000mm 的管口尺寸。
③ 熔盐进口质量流量3.82×106密度为3/1856m kgD opt =8.41×3820000 0.45÷18560.31=747.25mm由于管子得结构材料比普通碳钢贵得多，所以选择了低于最佳值得最接近标准尺寸。
因此，对于反应器气体进料，指定了1400mm 的管口尺寸。
④ 熔盐出口质量流量 16.02×106 密度为3/1846m kgD opt =8.41×16020000 0.45÷18460.31=746.37mm由于管子得结构材料比普通碳钢贵得多，所以选择了低于最佳值得最接近标准尺寸。
因此，对于反应器气体进料，指定了1400mm 的管口尺寸。
2）.由《化工项目设计训练》得补强由经验公式：s r Dt A =式中：r A —在某投影面的补强面积，2mmD —孔径加上两倍的腐蚀余度，mms t —外壳厚度，mm反应器气体进料口和产物出口的补强面积为：Ar=(1500+4) ×61=91744mm 2熔盐管口补强： Ar=(1000+4) ×61=61244mm 2人口补强： ()250046130744r A mm =+⨯=2.3.8 各个重量的计算：1）.塔体重量：由《化工容器及设备简明手册》可以查得筒体每米的质量()kg DN G 11078506⨯⨯⨯+⨯=－δδπ=9865.05椭圆型封头的每米重量为4641.95kg塔体的重量G 1=6.775×1052）.内件质量：①管子重量：共有管子19482根，2个管板，由《化工容器及设备简明手册》查得，管子每米质量kg 46.2管子重量：3×2.46×19482×9.81=1.41×106N②管板重量：由《化工容器及设备简明手册》查得，每平方米管板质量是kg 0.785 管板的重量：25785.029.81 5.8 4.07104N π⨯⨯⨯⨯=⨯ ③角钢量：用100×100的不锈钢热轧等边角钢，每米质量为kg 1.15，所以角钢量为：6.5×15.1×3×9.81=2.889×103N∴内件总重量： G 2=1.41×106 ＋4.07 ×105＋2.889×103= 1.8199×1063）.保温层重量：保温层最佳厚度为mm 150，即m p 15.0=δ保温材料比重为3/2943m N =γ ∴保温的重量()()22302224i n p i n G D D H πδδδγ⎡⎤=+++⎢⎥⎣⎦－ =0.785×[﹙6.5+2×0.061+2×0.15﹚2—﹙6.5+2×0.061﹚2] ×6×2943=56322.17N4）.平台及扶梯重量：其中需要两个扶台，每个平台宽度m B 9.0=，高度m 1，平台质量2/150m kg q p =，开式的扶梯高度9H m =，单位质量m kg q f /20=，由《化工容器及设备简明手册》得，()()22412222242i n s i n s f f f G D B D nq q H g πδδδδ⎡⎤=+++-+++⨯⎢⎥⎣⎦=0.785×［（6.5+2×0.061+2×0.051+2×0.9）2—（6.5+2×0.061+2×0.15）2］×0.5×2×150×9.81+20×9×9.81=3.43×1045）.物料重量：封头容积： 312.78m筒体容积： 0.785d 2×6=0.785×6.52×6=198.99m 3① 催化剂重量：每个管子的催化剂的量kg 34.0，共有19482根，催化剂的总重量为：19482×0.34×9.81=6.50×104 N② 气体重量：密度为3/04.1m kg =ρ气体重量： ρvg=1.04×（12.78×2+198.99）×9.81=2290.95N③ 熔盐重量：熔盐的体积：0.785× d 2×3=0.785×6.52×3=99.50熔盐的密度： 3/1856m kg =ρ熔盐的重量：ρvg=1856×9.81×99.50=1.812×106∴操作时物料重量： G5=6.50×104 +2290.95+1.812×106=1.879×106N6).附件重量：由《化工容器及设备简明手册》查得：G 6=0.25G 1=0.25×6.775×105=1.694×1057).充水重量：由《化工容器及设备简明手册》查得：g V g H D G w f w i ρρπ24027+=20.785 5.8610009.81212.7810009.81=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=2.203 ∴根据以上的计算结果可以求出操作重量： G 0=G 1＋G 2＋G 3＋G 4＋G 5＋G 6=4.64×106水压减弱重量： G max = G 1＋G 2＋G 3＋G 4＋G 5＋G 6 ＋G 7＝6.843×106安全重量： Gmin =G 1 ＋0.2G 2＋G 3＋G 4 ＋G 6 =1.302×1062.3.9 2.6.4 换热面的校核:反应温度为：370℃-430℃，熔盐温度为370℃-385℃床层温度为：385℃传热系数为550 kJ/(m 2·h ·K)()()℃5.32370385370430ln 370385370430=-----=∆m t 需要传热面积为：27需448.41945.3255010494.7m t K Q A m =⨯⨯=∆⋅=实际传热面积为：2实80.51998.2032.014.318482m l d n A t =⨯⨯⨯==π因为需实＞A A ，所以能够满足换热要求。