可知对 OCr18Ni9 钢板 C 1 = 1, C 2 = 2 ，
材料的许用应力 [σ ]t = 58Mpa （2-60mm ）
则厚度按下式计算：
δ d = pD i 2[σ ]t ? - p + C = 1.1? 4590 2 ? 58 ?1 - 1.1 + 3.4 = 43.94mm ，圆整后取厚度为 50mm 。
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g 3 1.6.3 气压试验
0Cr18Ni10Ti 的屈服极限为 [σ ]t = 58Mpa , [σ ]s = 205Mpa ，
p T 气压试验： p T = p + 0.1 = 1 + 0.1 = 1.1Mpa = 1.15 p = 1.15 ?1.1 = 1.265Mpa
，两者之间取较大值，所以
p T = 1.265Mpa
P (D + δ ) 气压试验强度校核满足公式： σ T = T i e ， 2δ e ?
则 σ T = 1.265 ? (4600 + 43.94) = 10.25Mpa ?0.8 ? 205 = 164Mpa ， 2 ? 58
所以气压试验满足强度要求。取反应器筒体直径为 4700mm,厚度为 50mm 。内 径为 4600mm 。
1.7 气体分布板设计
1.7.1 气体分布板的形式
工业应用的气体分布板形式很多，主要有直流式、侧流式、填充式、短管以 及无分布板的漩流式等。
此反应器选用侧缝式锥帽分布板。
1.7.2 分布板的压降
?p d = ε ρ u 2 2α 2
式中 u ——操作孔速， m / s ；
α——分布板的开孔率；
ε——分布板的阻力系数，一般为 1.5～2.5，对于侧缝帽分布板为 2。
ρ g ——气体密度， kg / m 。
理想的气体分布板压降必然是同时满足均匀布气和具有良好稳定性这两个条件
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2 的最小压降。
1.7.3 均匀布气压降
Richardson 建议分布板的阻力至少应是气流阻力的 100 倍，即：
?p d ,c ≥ 100?p e
1.7.4 稳定性压降
Agarwal 等指出，稳定性压降应不小于列管式固定床层压降的 10％，即
?p d ,s = 0.1p b
并且在任何情况下，其最小值约为 3500Pa 。
由此，分布板的最小压降可表示为：
?p d ,m i n = max (0.10?p b ,3500 pa ,100?pa )
这里，均匀布气压降就成为次要问题，只考虑稳定性压降就可以了。所以：
?p d ,min = max (0.1?p b ,3500 pa )
因为 p b = 84.05kpa ，所以取 ?p d = 3500 pa
所以 u == 0.54m / s ? 4.752 4
α = ερ g u =
2 ? 4.58151? 0.542 = 0.020 2?p d 2 ? 3500
1.7.5 板厚
取板厚 10mm 。
1.7.6 孔数和孔径的确定
D i = 4600mm ，取孔径 d=10mm ，则孔数为：
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d ( = ) ? p N =
α ? 0.02 ? 2 10 2 ? 4600 = 4513
? D i ? 在分布板中心部分按等边三角形排列，这样，每一圈是正六边形，最外 2～ 3 圈为同心圆排列，同心圆与正六边形之间的大空隙处，适当补加一些孔。
设孔间距为 s ，则：
s = 4600 ≈ 70mm 4513 0.907
，取椎帽外径为 40mm ，实际排孔数 4177 个，此时 ? 10 α = 4177 ? 2
? = 0.0185
? 4750 ?
，满足要求。
?p d 2 ? 4.5815 ? 0.542 = 2 ? 0.01852 = 3903.5 pa ??p d ,min
1.8 壳程换热
1.8.1 采用结构
为了降低入口流体的横向流速，消除流体诱发的管子振动，采用外导流筒式 的进出口结构。
1.8.2 换热介质
换热介质选工业用水于固定床反应器进行换热，由 aspen 模拟得管程中反应
器中放出的热量为 3.42 ?1012 w 取安全系数为 1.1，则壳层
Q 2 = 1.1Q 1 = 3.76 ?1012 w = 409317875kJ/h
冷流体（水）进口温度为进口温度 30℃，则由 aspen 查得物性数据为：
ρ = 918.663kg / m 3 , C = 4485.371J /(kg ? k ), μ = 0.00028657 pa ? s
λ = 0.6762083w /(m ? k )
取流体进口管流速为 u 1 = 1.2m / s ，进出口管为：Φ864×6，则进口管内径 为 852mm ，则进口管的体积流量为：
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3 3 V = π d 2 u = 3.1
4 ? 0.8522 ?1.2 = 0.684m 3 / s 4 1 4 ，则质量流量为：
w 1 = 918.663 ? 0.648 = 595.294kg / s = 2143057.046kg / h 则冷流体得出口温度为： t 2 = t 1
+
Q 2 w 1C p = 30 + 409317875 2143057.046 ? 4.48537 = 72.6?C 冷流体出口就为液态。
1.9 管口设计
1.9.1 反应器进口
反应器进口总流量为V in = 102604.8m / h = 28.50m 3 / s ，选进入反应器之前总
管道运输速度为 25m/s 并联总管的直径为：
d o = 4 ? 28.5 3.14 ? 25
= 1.205m ，采用 DN=1200 的管道(根据 GB/T1057-1995)
校核：根据选取的公称直径为 1200，则速度为： u = 4 ? 28.5 3.14 ?1.22
= 25.21m / s 每个反应器选气体进口速度为 25m/s ，则进口管直径为:
d = 4V in = 3πu 4 ? 28.50 3 ? 3.14 ? 25 = 0.696m ，圆整后采用 D N=700 的压力管口（根据 GB/T1057-1995）
校核： u = V in πd 2 = 4 ? 4.75 3.14 ? 0.7 2 = 24.69m / s ，在 15-30m/s 范围内，可以选取。
1.9.2 出口管设计
反应器出口流量为V out = 127676.454m / h = 35.46m 3 / s ，因为三个反应器串 联，所以每个反应器出口管流量为11.82m 3 / s ，取出口管速度为 25m/s 则出口管 直径为：
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d = 4 ?11.82
3.14 ? 25
= 0.776m
圆整后选取DN=800 的压力管口（根据GB/T1057-1995）校核：根据选取的钢管内径为800mm，则：
u =
4 ?11.82
0.785 ? 0.82
= 23.53m / s ，在15-30m/s 范围内，可以选取。
取出口管总管运输速度为25m/s,则总管直径为：
d = 4 ? 35.46
= 1344mm ，取DN=1400 的压力钢管（根据GB/T1057-1995）3.14 ? 25
校核：u =
4 ? 35.46
3.14 ?1.42
= 23.05m / s，可以选取。
1.9.3折流板
由于反应器中间不排管，最好选用环盘型折流板，板间距为1m，板厚10mm。折流板材料为16MnR。
1.10 封头的设计
选用椭圆形封头，取形状系数K=1，则其深度为1150mm，壁厚为反应器厚度50mm，查表得直边高度为h
o
=50mm。
所以椭圆形封头外径为4700mm，厚度为50mm，直边高度为1150mm，直边高度为50mm，质量为9130kg
1.11 支座的设计
支座采用裙座，材质为16MnR，裙座与塔体的链接采用对接式焊接，裙座筒体外径为4800mm，厚度为36mm，地脚螺栓的结构选择外螺栓作结构形式，螺栓规格为M80×6，个数为30 个。
因为反应器筒体大、高，需要在裙座内部设置梯子。
裙座上开设2 个人孔方便检查，选择公称直径为450mm的人孔（根据HG21515-95）。
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为减少腐蚀以及在运行中可能有气体溢出，需要在裙座上部设置排气管，根据反应器直径，设置排气管规格Φ100×4。考虑到裙座的防火问题，在裙座内外侧均敷设防火层，防火材料为石棉水泥
层（容积密度约为?p i=(?p L+p r )F t N p N s+?p n N s ），厚度为50mm。
1.12 反应器工艺及强度计算结果
反应器的工艺计算及强度计算结果见表1-3。
附表1-3 反应器的工艺计算及强度结果
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附录二精馏塔设计
2.1 塔的设计要求
塔的主要目的是将物质进行分离，本设计以丙烯丙烷分离为例来设计塔。设计要求分离的丙烯纯度≥99.5%以上。
通过对设计要求的分析我们对工业上广泛应用的塔设备进行比较和选型。选型的依据是：在保证工艺要求的前提上，做到安全生产，稳定操作，较低的设备费用和操作费用。
2.2 塔设备选型
工业用的精馏塔种类主要有填料塔和板式塔。两种类型的塔各有特点：不同任务、操作条件、介质性质情况下，选择合适的精馏塔能够充分发挥塔德作用，既能保证安全稳定生产，又能够降低生产成本，表2-1 列出了填料塔和板式塔的使用特点。
附表2-1 填料塔和板式塔的性能比较
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