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1、摘 要综述了环氧乙烷的性质、用途及生产方法。简介了直接氧化法合成环氧乙烷的方法及反应原理。以年产l.5万吨环氧乙烷的固定床反应器设计为例，介绍固定床反应器工艺计算和结构计算情况。 根据设计条件和要求，通过物料恒算、热量恒算及其他工艺计算设计出年产l.5万吨环氧乙烷的固定床反应器，并确定反应器的选型和尺寸，计算压降，催化剂用量等，设计出符合要求的反应器。关键词 环氧乙烷；固定床反应器；物量衡算；能量衡算Abstract The nature use and production methods of Oxirane were simply introduced. Introduced direc
2、t oxidation synthesis methods of epoxy ethane and reaction principle.With fixed-bed reactor for producing Oxirane with an annual output of 15000 tons as example，the cajculation situations of process of fixed-bed reactor were introduced.In the design，wemainly calculated the process parameter and the
3、size of the oxidized reactor. According to the design conditions and requirements，through constant calculate, heat material constant calculate and other process calculation designed annual l5,000 tons of epoxy ethane fixed-bed reactor, and determined the reactor selection and size, calculate pressur
4、e drop, catalyst etc, designed to meet the requirements of the reactor.Keywords Oxirane ,Fixed-bed reactor,material balance, heat balance 第1章 概述氯乙烯又名乙烯基氯（Vinyl chloride）是一种应用于高分子化工的重要的单体，可由乙烯或乙炔制得。1835年法国人V.勒尼奥用氢氧化钾在乙醇溶液中处理二氯乙烷首先得到氯乙烯。20世纪30年代，德国格里斯海姆电子公司基于氯化氢与乙炔加成，首先实现了氯乙烯的工业生产。初期，氯乙烯采用电石，乙炔与氯化氢催化加
5、成的方法生产，简称乙炔法。以后，随着石油化工的发展，氯乙烯的合成迅速转向以乙烯为原料的工艺路线。1940年，美国联合碳化物公司开发了二氯乙烷法。为了平衡氯气的利用，日本吴羽化学工业公司又开发了将乙炔法和二氯乙烷法联合生产氯乙烯的联合法。1960年，美国陶氏化学公司开发了乙烯经氧氯化合成氯乙烯的方法，并和二氯乙烷法配合，开发成以乙烯为原料生产氯乙烯的完整方法，此法得到了迅速发展。本设计采用乙炔法，在此基础上，查阅了大量资料，根据设计条件，通过物料衡算、热量衡算、反应器的选型及尺寸的确定，计算压降、催化剂的用量等，设计出符合设计要求的反应器。第2章 环氧乙烷的性质2.1 物理性质表1-1氯乙烯的主
6、要物理性质 参数名称数值沸点(101.3kPa)， -13.9熔点(101.3l(Pa)，-159.7临界温度，142临界压力，Mpa 5.25空气中爆炸极限(101.3kPa)，(体积)下限3.6空气中爆炸极限(101.3kPa)，(体积)上限33热导率(25)，J/(cm.s.K)0.0001239 氯乙烯为无色、易液化气体在压力下更易爆炸，贮运时必须注意容器的密闭及氮封，并应添加少量阻聚剂。主要物理性质如表1。2.2 化学性质氯乙烯的化学性质非常活泼，能与很多化合物进行反应，其反应主要是氯乙烯与其它化合物进行加成反应，放出大量反应热，有的反应进行得非常剧烈，甚至产生爆炸。许多反应产物是重
7、要的有机化工及精细化工产品。（1） 催化加氢氯乙烯在铂、钯或镍等金属催化剂的存在下，可以与氢加成二生成烷烃。（2） 加成反应氯乙烯与含有活泼氢原子的化合物，如H20、HX、NH3、RNH2、R2NH、RCOOH、ROH、RSH、HCN等进行加成反应，生产含OH的化合物(其中X为卤素，R为烷基或芳基)。与卤化氢的加成氯乙烯可以与卤化氢再爽检出发生加成作用，生成2-氯乙烷。与的加成氯乙烯可以与浓硫酸反应，生成氯乙烷基硫酸。与水的加成在一般情况下，由于水中之子浓度太低，水不能直接与氯乙烯加成。但在酸的催化下，水也可以与氯乙烯加成而的醇。与卤素反应氯乙烯容易与氯或溴发生加成反应。碘一般不与氯乙烯发生反
8、应。氟与氯乙烯的反应太剧烈，往往得到碳链断裂的各种产物，毫无实际意义。(3) 氧化反应氯乙烯易被氧化。按所用氧化剂和反应条件的不同，主要在双键位置上发生反应，得到各种氧化产物。空气氧化催化 工业上，在银或氧化银催化剂的作用下，氯乙烯可被空气氧化为1-氯环氧乙烷。高锰酸钾氧化稀的高锰酸钾溶液在低温时即可氧化氯乙烯，使在双键位置引入2个顺式的羟基，生成连二醇。如果用酸性高锰酸钾溶液，浓度很高或者过量太多，则可以使生成的二醇继续氧化，进而生成氯甲酸和二氧化碳。（4） 臭氧化反应 将含有臭氧的空气与氯乙烯混合，臭氧即和氯乙烯作用，生成臭氧化物。某些臭氧化物在加热的情况下易发生爆炸，但一般可以不经分离而
9、进行下一步水解反应。臭氧化物和水作用即水解为醛或酮。 （5）聚合反应 氯乙烯可以在引发剂或催化剂的作用下，双键断裂而相互加成，得到聚氯乙烯。聚氯乙烯耐酸，耐碱，抗腐蚀，具有良好的电绝缘性，它是目前大量生产的优良高分子材料。第三章 设计方案的确定3.1 氯乙烯的生产方法的确定我国生产氯乙烯的方法主要由以下几种（1）工业生产氯乙烯的主要方法。分三步进行：第一步乙烯氯化生成二氯乙烷；第二步二氯乙烷热裂解为氯乙烯及氯化氢；第三步乙烯、氯化氢和氧发生氧氯化反应生成二氯乙烷。乙烯氯化乙烯和氯加成反应在液相中进行：CH2=CH2 +Cl2CH2ClCH2Cl采用三氯化铁或氯化铜等作催化剂，产品二氯乙烷为反应
10、介质。反应热可通过冷却水或产品二氯乙烷汽化来移出。反应温度40110，压力0.150.30MPa，乙烯的转化率和选择性均在99%以上。二氯乙烷热裂解生成氯乙烯的反应式为：ClCH2CH2ClCH2=CHCl +HCl反应是强烈的吸热反应，在管式裂解炉中进行，反应温度500550，压力0.61.5MPa；控制二氯乙烷单程转化率为50%70%，以抑制副反应的进行。主要副反应为：CH2=CHClHCCH+ HClCH2=CHCl+ HClClCH2CH2ClClCH2CH2Cl2CH2 +2HCl裂解产物进入淬冷塔，用循环的二氯乙烷冷却，以避免继续发生副反应。产物温度冷却到50150后，进入脱氯化氢
11、塔。塔底为氯乙烯和二氯乙烷的混合物，通过氯乙烯精馏塔精馏，由塔顶获得高纯度氯乙烯，塔底重组分主要为未反应的粗二氯乙烷，经精馏除去不纯物后，仍作热裂解原料。氧氯化反应以载在氧化铝上的氯化铜为催化剂，以碱金属或碱土金属盐为助催化剂。主反应式为：CH2=CH2 +2HCl+1/2 O2ClCH2CH2Cl+ H2O（2）乙炔法在氯化汞催化剂存在下，乙炔与氯化氢加成直接合成氯乙烯：CHCH+HClCH2=CHCl其过程可分为乙炔的制取和精制，氯乙烯的合成以及产物精制三部分。在乙炔发生器中，电石与水反应产生乙炔，经精制并与氯化氢混合、干燥后进入列管式反应器。管内装有以活性炭为载体的氯化汞（含量一般为载体
12、质量的10%）催化剂。反应在常压下进行，管外用加压循环热水（97105）冷却，以除去反应热，并使床层温度控制在180200。乙炔转化率达99%，氯乙烯收率在95%以上。副产物是1，1-二氯乙烷（约1%），也有少量乙烯基乙炔、二氯乙烯、三氯乙烷等。此法工艺和设备简单，投资低，收率高；但能耗大，原料成本高，催化剂汞盐毒性大，并受到安全生产、保护环境等条件限制，不宜大规模生产。（3）乙烯直接氯化法这是石油化工发展后以石油为基础开发的生产工艺。此法的最大缺点是伴随反应生成了大量的1,2-二氯乙烷，产率较低。CH2=CH2+Cl2CH2=CHCl+HCl（4）乙烯氯化裂解法这是为解决乙烯直接氯化法存在的
13、问题而开发的生产工艺，此法产率高。CH2=CH2+Cl2CH2ClCH2ClCH2ClCH2ClCH2=CHCl+HCl乙烯氯化平衡法比较乙烯氯化裂解法和乙烯氧氯化法，可以发现，乙烯氯化裂解法产生氯化氢，乙烯氧氯化法消耗氯化氢。如果将两种方法结合起来，让乙烯氯化裂解法和乙烯氧氯化法的第一步按照一定的比例生产，可以使氯化氢变为中间产物，这是世界上生产氯乙烯的主要方法。不久的将来，我国的氯乙烯生产将主要采用这种方法。混合烯炔法该法是以石油烃高温裂解所得的乙炔和乙烯混合气（接近等摩尔比）为原料，与氯化氢一起通过氯化汞催化剂床层，使氯化氢选择性地与乙炔加成，产生氯乙烯。分离氯乙烯后，把含有乙烯的残余气
14、体与氯气混合，进行反应，生成二氯乙烷。经分离精制后的二氯乙烷，热裂解成氯乙烯及氯化氢。氯化氢再循环用于混合气中乙炔的加成。本设计采用的是乙炔法。3.2 催化剂的选择乙炔法生产氯乙烯的关键是催化剂的选择。虽然大多数金属和金属氧化物催化剂都能使乙炔发生加成反应，但是生成氯乙烯的选择性很差。只有银催化剂例外，在氧化汞催化剂上乙炔能选择性地与氯化氢加成而得到氯乙烯，该催化剂在选择性、强度、热稳定性和寿命等方面都有一定的特色。3.3 环氧乙烷生产工艺条件的确定氯乙烯的生产受反应温度、反应压力、空间速度与空管线速度、原料配比和循环比等工艺条件的制约。3.3.1 反应温度温度直接影响化学反应速度，在工业生产
15、中，应根据反应过程的具体情况，采取相应措施，使反应温度控制在适宜范围之内，以期获得较高的收率。乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯的反应为放热反应，故反应温度的控制极为关键。在反应初期，应提高温度，加快乙炔与氯化氢的反应速度，保证反应的快速进行。当温度提高到一定程度时，为了提高氯乙烯的产率，此时应将低温度。3.3.2 反应压力乙炔加成反应过程，主反应是体积减少的反应，副反应是体积不变的反应。因此，采用加压操作有利。因主、副反应基本上都是不可逆反应，故压力对主、副反应的平衡没有太大影响。目前，工业生产上采用加压操作不是出于化学平衡的需要，其目的是提高乙炔和氯化氢的分压，加快反应速率，提高反应器单位容积的产
16、率，以强化生产。但应看到，由于提高反应压力，反应速度加快，相应就要提高反应器的换热速率，这样对反应器的结构就提出更高的要求。3.3.3 空速空间速度简称空速，所谓空速是指单位时间内，通过单位体积催化剂的反应物的体积数量。通常用每小时每升(或m3)催化剂通过的原料气的升(或m3)数来表示。对于乙炔加成过程，实践证明，提高空速，转化率会略有下降，而选择性将有所上升，在一定范围内提高空速可提高设备的生产能力。但空速也不宜太高，因此虽然产量提高，然而环氧乙烷在反应气体中的含量很低，造成分离困难，动力消耗增加。空速也不宜太低，因此时虽然转化率增加，但选择性下降，生产能力也下降。另外，空速大小还要根据催化
17、剂的活性及制造方法、反应温度、压力和反应气体的组成等因素而定。3.3.4 原料配比 原料中乙炔与氯化氢的配比对反应过程影响很大，其值主要决定于原料混合气的爆炸极限。在混合气体中乙炔的爆炸下限是3.6，在3.633的乙炔浓度范围内氯化氢含量不得大于71。实际生产中一种是选取低氯化氢高乙炔配比，另一种是高氯化氢低乙炔配比。本设计乙炔和氯化氢的配比为1:1.1。3.3.5 稳定剂的选择世界上生产氯乙烯的专利很多，使用的致稳剂有：氮气、甲烷、二氧化碳、乙烷等。选择致稳剂需要根据生产安全性、稳定性和经济效益情况来确定。目前世界上环氧乙烷专利商都先后将氮气致稳更新为甲烷致稳。它与氮气致稳相比，不仅增加了生
18、产过程的稳定性和安全性，而且有显著的经济效益。3.4 环氧乙烷生产的工艺流程氯乙烯生产装置的主要设备有反应器、吸收塔、反应系统的气-气换热器和循环气冷却器。其设计生产能力为年产8万吨环氯乙烯，设计运转时间为7200小时年。3.4.1 工艺流程概述第4章 工艺计算工艺参数计算包括物料衡算和热量衡算两部分。物料衡算以质量守恒定律为基础，主要计算所需物料量和产品量，还可以算出物料的组成，确定物料中各组分在化学反应过程中的定量转化关系，并通过衡算求得原料的定额消耗。其计算依据是工艺流程图、在工厂采集的数据及设计时要求的和查得的各种参数。 热量衡算以能量守恒定律及物料衡算为基础，计算传入、传出的热量，从
19、而确定公用工程的能耗以及传热面积。其计算依据与物料衡算相同。4、1 反应的设计条件年产量12万吨/年，年工作日：300天（即年工作日7200小时）原料组成（wt%)乙炔气（wt%)：氯化氢（wt%)：合成反应设计条件：乙炔气/氯化氢=1:1.1，空速40，合成氯乙烯的乙炔转化率：97.6%，生成VC选择性：99%，乙炔转化二氯乙烷的选择性：0.9%。串联转化，一次转化率68%，温度150，进料温度80，转化后温度110；二次转化率28.6%，温度为140，进料和出料温度设110，进口水温97，出口水温102，不急热损失，导出液对管壁的传热系数为：催化剂为圆柱状，3mm6mm，床层空隙率为0.5
20、0.8，反应器内催化剂填充高度为管长的95%，每根管长3000mm,转化器的直径有2400、3000、3200.4、2 反应原理在氯化汞做催化剂，一定温度和101.325kPa下，乙炔与氯化氢加成直接合成氯乙烯.反应方程式可表示为：主反应：+124.8kJ/mol副反应：4、3物料衡算由原料组成（wt%)乙炔气（wt%)：氯化氢（wt%)：得：表41 乙炔气的组成组分,总量mol%0.99060.00900.00041.0000表42 氯化氢的组成组分总量mol%0.98680.01260.00061.0000反应部分的基础计算由乙炔气/氯化氢=1:1.1，以进料气中乙炔气为100kmol/h
21、为基准，则氯化氢为110kmol/h。由此易得：表43 原料混合气的组成组分总量kmol/h99.0600108.5482.2860.106210.0000根据反应方程式及已知数据，计算反应器出口的气体量。主反应：副反应：已知一次转化率68%，生成VC选择性：99%，乙炔转化二氯乙烷的选择性：0.90%，进入反应器的乙炔量为99.0600kmol/h,氯化氢108.548kmol/h，氮气2.286kmol/h，水0.106kmol/h，所以消耗乙炔量：99.060068%=67.3608kmol/h由反应式有消耗乙炔量：99.060068%99%=66.6872kmol/h生成VC量：66.
22、6872kmol/h消耗氯化氢量：66.6872kmol/h由反应式有消耗乙炔量：99.060068%0.9%=0.6062kmol/h生成二氯乙烷量：0.6062kmol/h消耗氯化氢量：20.6062=1.2125kmol/h则可知未反应的乙炔量：99.060067.3608=31.6992kol/h未反应的氯化氢量：108.54866.68721.2125=40.6483kmol/h氮气在反应中不发生反应，所以第一次反应后出口气体中各组分的量如表44所示。表44 第一个反应器入口和出口的气体量（kmol/h)组分氯乙烯二氯乙烷入口99.0600108.5482.26080.10600出口
23、31.699240.64832.26080.10666.68720.6062合成氯乙烯的乙炔转化率：97.6%，生成VC选择性：99%，乙炔转化二氯乙烷的选择性：0.9%，进入反应器的乙炔量为99.0600kmol/h,氯化氢108.548kmol/h，氮气2.2608kmol/h，水0.106kmol/h，所以消耗乙炔量：99.060097.6%=96.6826kmol/h由反应式有消耗乙炔量：99.060097.6%99%=95.7157kmol/h生成VC量：95.7157kmol/h消耗氯化氢量：95.7157kmol/h由反应式有消耗乙炔量：99.060097.6%0.9%=0.87
24、01kmol/h生成二氯乙烷量：0.8701kmol/h消耗氯化氢量：20.8701=1.7403kmol/h则可知未反应的乙炔量：99.060096.6826=2.3774kol/h未反应的氯化氢量：108.54895.71571.7403=11.092kmol/h出反应器的水蒸汽量：0.106氮气在反应中不发生反应，所以第二个反应器反应后出口气体中各组分的量如表45所示。表45 第二个反应器入口和出口的组成组成氯乙烯二氯乙烷入口31.699240.64832.26080.10666.68720.6062出口2.377411.0922.26080.10695.71570.8701实际装置每小
25、时生产的氯乙烯可折算为综上所述，进料气体中乙炔气为100kmol/h,可生产氯乙烯95.7157kmol/h.若要达到266.67kmol/h的氯乙烯生产能力，则进料气中乙炔气体为266.67*100/95.7157=278.60kmol摩尔流量表组分氯乙烯二氯乙烷总进料278.60 305.286.429 0.298 0.0000 0.0000 590.67 转化后89.152114.326.3583 0.2983185.86 1.7049 397.6935 出料6.6862 31.195 6.3580.298 266.672.447313.6542质量流量表组分氯乙烯二氯乙烷总进料7243
26、.611142.72180.0125.3640018571.7转化后2317.9524172.68178.03245.369411616.25165.375318455.66出料173.84121138.618178.0245.36416666.88237.35918400.08摩尔流量表组分氯乙烯二氯乙烷总进料0.4716680.5168370.0108840.000505001转化后0.2241730.2874580.0159880.000750.4673450.0042871出料0.0213170.0994570.0202710.000950.8502040.00780214、4 反应器
27、的热量衡算设原料气带入的热量为,反应器出料带出的热量，反应热，反应器的撤走热量。当忽略热损失时，有 (41)各组分的比热氯乙烯二氯乙烷8047.95529.59829.81175.51060.20984.85811049.28729.38129.24876.19468.34889.129（1） 反应器一原料气带入的热量原料气的入口温度为353.15K，以273.15K为基准温度，则 （42）计算结果列于表410中。表410 原料气带入的热量组分合计47.95529.59829.81175.5100.4717 0.5169 0.0109 0.00051.000022.6213.2310.3250
28、.037836.2138由计算结果可知 （43）由公式43可得反应热在操作条件下，主副反应的热效应分别为主反应： （44）副反应： （45）则主反应的放热量为：副反应的放热量为：总反应的放热量为：转化后气体带出的热量转化后气体带出的温度为383.15K，以273.15K为基准温度，则 （47）计算结果列于表411中。组分氯乙烯二氯乙烷合计49.28729.38129.24876.19468.34889.1290.2242 0.2875 0.0161 0.0007 0.4673 0.0043 1.000011.05018.4470.47090.053331.9390.383352.3437由计算
29、结果可知 （48）由公式48可得反应器的撤热量 (49)可得反应器的撤热量：（2） 反应器二原料气带入的热量原料气的入口温度为383.15K，以273.15K为基准温度，则 （42）计算结果列于表412中。组氯乙烯二氯乙烷合计49.28729.38129.24876.19468.34889.1290.2242 0.2875 0.0161 0.0007 0.4673 0.0043 1.000011.05018.447040.470890.0533431.9390.3832552.3437由计算结果可知 （48）由公式48可反应热在操作条件下，主副反应的热效应分别为主反应： （44）副反应： （4
30、5）则主反应的放热量为：副反应的放热量为：总反应的放热量为：转化后气体带出的热量转化后气体带出的温度为383.15K，以273.15K为基准温度，则 （47）计算结果列于表411中。组分氯乙烯二氯乙烷合计49.28729.38129.24876.19465.34889.1290.0213 0.0995 0.0203 0.0009 0.8502 0.0078 1.0000 1.04982.923410.593730.0685755.560.695260.89由计算结果可知 （48） 反应器的撤热量 (49)可得反应器的撤热量：第五章 反应器的设计在物料衡算和热量衡算的基础上，可以对反应部分主要设
31、备的工艺参数进行优化计算。这一部分主要是反应器的工艺参数优化。5、1 催化剂的用量催化剂总体积是决定反应器主要尺寸的基本依据，其计算公式如下所示（由化工设计手册可查）： （51）式中进料气流量，；空速，。反应器一（1） 进料的体积流量立方型状态方程RK用于气体混合物的，查化工热力学可知RK方程 （52）其中 （53） （54）方程中参数a和b常采用混合规则： （55） （56）交叉项 （57)其中先求和由表51知各物质的和代入（53）和（54）计算结果如表52组分氯乙烯二氯乙烷308.3324.6126.2647.3429.7523.156.1408.3093.39422.055.6035.0
32、66表52各组分的和组分氯乙烯二氯乙烷8.032 6.7511.558 14.28520.18536.5123.61688E-052.81403E-052.6784E-052.11459E-055.52425E-057.43857E-05表53 组分交叉项的计算组分氯乙烯二氯乙烷8.032 7.364 3.537 10.712 12.733 17.125 6.7513.243 9.820 11.673 15.700 1.558 4.718 5.608 7.542 14.28516.981 22.838 氯乙烯20.18527.148 二氯乙烷36.512由计算结果可知 代入式52有运用直接迭代
33、法，查化工热力学可知RK方程的直接迭代方程为 （58)以迭代的结果如表53表54 迭代结果0.028980 0.028902 0.028901 0.028901 有所以，由公式（51）得（2） 反应器床层截面积A（m2）及高度(m)的计算床层高度为床层截面积为反应器二(1) 进料的体积流量立方型状态方程RK用于气体混合物的，查化工热力学可知RK方程 （52）其中 （53） （54）方程中参数a和b常采用混合规则： （55） （56）交叉项 （57)其中先求和由表51知各物质的和代入（53）和（54）计算结果如表52表52 各组分的和组分氯乙烯二氯乙烷乙醛8.032 6.7511.558 14.
34、28520.18536.51224.1943.61688E-052.81403E-052.6784E-052.11459E-055.52425E-057.43857E-055.95855E-05表53 组分交叉项的计算组分氯乙烯二氯乙烷乙醛8.032 7.364 3.537 10.712 12.733 17.125 13.940 6.7513.243 9.820 11.673 15.700 12.780 1.558 4.718 5.608 7.542 6.140 14.28516.981 22.838 18.591 氯乙烯20.18527.148 22.099 二氯乙烷36.51229.722
35、 乙醛24.194由计算结果可知代入式52有运用直接迭代法，查化工热力学可知RK方程的直接迭代方程为 （58)以迭代的结果如表53表54 迭代结果0.031440 0.031325 0.031325 有所以，由公式（51）得(2) 反应器床层截面积A（m2）及高度(m)的计算床层高度为床层截面积为5、2 确定反应器的基本尺寸由于直径比目前工业上用的反应管（573.5mm)小的管子（383.0mm）做反应管，在未改变生产能力的前提下更有利于发挥整个床层催化剂的作用，故采用383.0mm的反应管。对于列管式固定床反应器，首先应根据传热要求选定选择383.0mm的不锈钢管作为反应器的反应管规格，再求
36、出反应管根数n。反应管内径：(根据化工原理（上）附表7.2热軋无缝钢管GB816387选择）反应管根数: （510）反应器一：经圆整可得，反应管根数为186186根。反应器二：经圆整可得，反应管根数为135854根。5、3 床层压力降的计算由化学反应工程可查得如下计算公式 （511)式中床层压力降，；催化床层高度，；质量流量，；气体密度，；重力加速度，；固定床空隙率；催化剂颗粒当量直径，；气体粘度，和；由附录一的相关数据及内插法可得：黏度系数：组分氯乙烯二氯乙烷乙醛353.15K120.55172.51198.52355122.70110.45102.78383.15K129.75187.14
37、210.15258.9132.80120.01111.21密度 组分氯乙烯二氯乙烷乙醛353.15K0.8971.2600.9660.9722.1573.4171.518383.15K0.8271.1610.8910.9511.9883.1491.400本次设计所选用的催化剂为圆柱状，3mm6mm，则其当量直径为：反应器一：平均黏度空隙率取0.8，由式511得反应器二：空隙率取0.8，由式511得54 传热面积的核算5、4、1 床层对壁面的给热系数对于反应器，催化剂床层是被冷却的。此时催化床层与反应器内壁的给热系数，可用下式进行计算： （512）式中床内气体的给热系数，；反应管内径，；催化剂颗
38、粒直径，；通过床层的气体的导热系数，；气体的粘度，；u气体的线速度，通过床层的气体的密度，。通过床层的气体的导热系数,：；组分氯乙烯二氯乙烷乙醛353.15K0.02790.01790.02960.67400.01040.01280.0166383.15K0.03120.01930.03150.68440.01210.01470.0188（1）反应器一气体的线速度由公式512得（2） 反应器二气体的线速度通过床层的气体的导热系数,：；由公式512得5、4、2总传热系数的计算以管外表面为基准，不锈钢反应管导热系数取。其计算公式如下 （513）参见化工原理（上）式6117（1） 反应器一由公式51
39、3可得（2） 反应器二由公式513可得5、4、3 传热面积的核算对数平均温差公式为化工原理（上） （514）由所需换热面积 （515）又 （516）（1） 反应器一换热介质采用逆流，则由（514）、（515）、（516）得（2） 反应器二换热介质采用逆流，则由（514）、（515）、（516）得5、9805 反应器塔径的确定查化工工艺设计手册有 （517）式中D壳体内径，m；t管中心距，m；横过管中心线的管数；管束中心线最外层管的中心至壳体内壁的距离；一般取，取管子按正三角形排行如下图则 （518）由公式（518），可得所以，由公式（517）可得本反应器取最小内壁厚为20mm，故外径为经圆整后
40、反应器外径为 mm。附录一：粘度系数组分200K250K300K350K400K68.8486.41103.40119.58134.9295.94120.86146.02170.97195.36129.67154.35176.66197.30216.68氯乙烯66.7086.01104.21121.64138.47二氯乙烷57.2475.6192.92109.45125.38乙醛58.4673.0987.59101.89115.95通过床层的气体的导热系数,：卡/（厘米秒K)=418.7；组分200K250K300K350K400K3.124.185.346.587.902.483.073.654.244.804.365.316.217.027.77氯乙烯0.9031.341.862.453.11二氯乙烷1.171.702.313.013.78乙醛1.612.293.063.904.80比热容（1卡/克分子K=4.187)组分200K250K300K350K400K10.2410.8511.4211.957.0036.9766.9626.9586.9647.0266.9866.9696.9706.989氯乙烯11.3612.9014.3015.57二氯乙烷14.0216.2518.3020.1621.86乙醛10.1611.6013.0214.3815.77
