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1、摘 要本文是对 10 万吨/年高抗冲聚苯乙烯（HIPS）的生产过程设计中反应器进行的设计，通过采用反应器设计的一系列方法以及强度校核等方法，设计出了生产反应所需的反应器，并且对反应器的零部件进行了简要计算，进而选出了零部件的型号；另外，本文还对所设计的反应器的过程控制、开停车方案以及危险性分析等作了说明，从而对所设计的反应器进行了全方位的分析；在本文的最后，附上了反应器的装配图，便于制造时进行参考。总之，本文为整个生产的工艺过程打下良好的基础。关键词：反应器设计；高抗冲聚苯乙烯生产；过程控制；反应器装配图ABSTRACTThis article is written for the react
2、or of 50000 tons one year of HIPSs production process design. Through a series ways of reactor design and strength check, the reactor needed for reaction is designed out, and a brief calculation for parts of the reactor has been carried out. And then the models of the parts has been selected. In add
3、ition, the article also talks about on the design of the reactor process control, starting and ending the process, as well as risk analysis. And thus a comprehensive analysis of the reactor is carried. In the end of this article, the assembly drawing of the reactor is attached, which is convenient t
4、o refer to while manufactured. In short, this article lays a good foundation for the entire production process.Keywords: reactor design; HIPS production; process control; reactor assembly drawing0目 录第一章 设计要求、目标说明.1第二章 设计方法说明.22.1 综述 .22.2 流程中拟运用的方法 .22.2.2 假设 .4第三章 设备说明.53.1 反应器塔体和夹套工艺尺寸 .53.2 物料衡算说
5、明 .63.2.1 原料、产品物性简介 .63.3.2 计算举例 .73.3 能量衡算 .103.4 搅拌器设计说明 .113.5 设备强度校核说明 .123.6 反应器附件的设计说明 .133.7 各个管线接口的说明 .14第四章 过程控制.154.1 控制方案描述 .154.1.1 温度控制 .154.1.2 压力控制 .154.2 设备的管道仪表流程图 .1504.3 设备开停车方案 .154.3.1 开车方案 .154.3.2 停车方案 .164.3.3 临时停车方案 .164.3.4 紧急停车方案 .164.3.5 复车方案 .17第五章 设备图.18第六章 设计讨论：敏感性技术分析
6、.196.1 原材料的影响 .196.1.1 苯乙烯的影响 .196.1.2 矿物油的影响 .196.2 生产配方的影响 .206.2.1 橡胶含量的影响 .206.2.2 矿物油含量的影响 .206.2.3 乙苯含量的影响 .206.3 工艺条件的的影响 .216.3.1 搅拌器的影响 .216.3.2 反应温度和停留时间的影响 .21第七章 安全、环境因素考虑.237.1 HAZOP 危险性分析 .237.2 物料危险性分析 .257.2.1 苯乙烯 .2507.2.2 乙苯 .267.3 水污染源及防治措施 .277.3.1 生产废水 .277.3.2 生产净废水 .277.3.3 生活
7、污水 .287.3.4 地面冲洗水 .287.4 噪声源及防治措施 .287.5 绿化 .28附录一 物性数据.30附录二 计算举例.31附录三 部分符号说明.400第一章 设计要求、目标说明本文中所述的，是 100000 吨/年高抗冲聚苯乙烯生产项目中反应过程的反应器及其相关附属设备的设计。反应器是生产高抗冲聚苯乙烯的核心设备，以苯乙烯和顺丁橡胶为原料，在 DP275B 为引发剂的条件下进行聚合反应，生成HIPS 以及少量的低聚物，产物流出反应器后进入闪蒸罐对未反应的苯乙烯和乙苯进行回收并循环利用。其中反应过程共包含四台卧式活塞流反应器，反应温度分别为 120140、140160、16018
8、0、180200，反应压力为微正压约 0.1MPa。相关附属设备包括搅拌器，夹套，电动机，支座，凸缘法兰，底盖，各种封头等。反应器设计需满足如下条件：（1）反应器应保证各组分均匀分布，满足满釜操作条件。（2）反应器应具有良好的传热效果，并根据反应需要对温度进行分段控制。（3）反应器的材料应是耐高温，耐腐蚀的。（4）反应器应利于物料的传质，有良好的搅拌装置。（5）反应器应有利于产品的后处理和三废的治理等问题。反应器的具体工艺条件见表 1-1表 1-1 反应器设计条件反应器 1反应器 2反应器 3反应器 4反应温度（）120-140140-160160-180180-200压力（MPa）0.10.
9、10.10.1反应形式连续反应连续反应连续反应连续反应进料方式连续进料连续进料连续进料连续进料操作方式满釜满釜满釜满釜反应时间（h）1111反应物料处理量（kg/h）17876.1317876.1317876.1317876.131第 2 章 设计方法说明2.1 综述反应器设计的设计包括以下几个方面：（1）根据物料以及反应的要求确定反应器的形式，进而设计出反应器的尺寸。（2）对反应器的附件进行合理设计，对能够直接选型的附件进行选型。（3）对设备的开停车进行描述，并对整套设备进行 HAZOP 分析。（4）对公用工程的消耗量进行精确计算，对整套设备进行准确估价。2.2 流程中拟运用的方法（1）反应
10、塔塔体壁厚的计算方法反应塔塔体受外压作用，按照外压容器设计方法进行设计，简要说明如下：第一，假设，计算 ，定出，值。nCne0/ DLeD/0第二，查图得到系数 A。第三，根据所用的材料，选择相应的厚度计算图，通过 A 值查得 B 值。第四，计算许用外压第五，比较许用外压p与设计外压 p，若 pp ，假设的厚度可用，若小得过多，可将适当减小，重复上述计算；若 p p，须增大初设的，重复nn上述计算，直至使 p p为止。（2）夹套壁厚的计算方法夹套受内压，按照内压容器设计方法进行设计，厚度计算公式为： CppDti n2其中：为夹套的名义壁厚，mm；p 为夹套的设计压力，MPa；Di为夹套n的内径，mm；为材料的许用应力，MPa；为焊接接头系数，C 为壁厚附 t加量，mm。（3）搅拌功率的计算方法按照下面的通用公式计算搅拌功率53 josDNkPP式中 Po功率准数；2k功率准数校正总系数；Dj搅拌器直径，m；N搅拌器转速，m/s。（4）搅拌器直径的计算方法搅拌轴收到扭转和弯曲的组合作用，其中以扭转为主，所以工程上采用近似的方法来确定搅拌轴的直径，即通过轴的
