年产10万吨碳四乙醇制乙基叔丁基醚的工艺设计(13)
反应温度 40℃—80℃ 反应压力 1MP
4.1.2 反应器的确定
固定床反应器特点是流程简单，容易放大反应器的生产规模，显著降低投资， 由于停留时间较统一，可以明显提高产物的选择性。缺点是温度不宜控制，催化剂再生的时候操作复杂。 因此预反应器选择固定床反应器。
4.1.3 反应器计算
异丁烯醚化为放热反应，在反应温度40.0～80.0℃，反应表压力1.5MPa，醇烯摩尔比大于1.0 的条件下，以QRE 型阳离子交换树脂为催化剂，可以忽略副反应并且碳四中异丁烯与乙醇醚化反应速率与乙醇浓度呈零级关系，与异丁烯、ETBE浓度可按拟一级进行数据处理。
反应速率方程：
—反应物中异丁烯的物质的量浓度，mol/L
—反应物中ETBE的物质的量浓度，mol/L
—正反应速率常数，
—逆反应速率常数，
表4.2 QRE-01型树脂催化剂的主要物性指标
项目 指标
粒度/mm 0.3-1.2
平均粒径/mm 0.63
堆密度/g•ml-1 0.60
平均孔半径/nm 19.0
比孔容ml•g-1 0.3060
比表面积m2•g-1 58.08
乙醇中的溶胀度，% 38
催化剂的填充量：
——催化剂的填充量，
——原料体积流量
——液时空速，
流体在床层中速度为0.03m/s，则床层截面积为：
床层直径为：
则催化床层高度为:
床层空隙率为0.3，则反应管长为：
采用三个反应器串联，则每个反应器高度为4m
4.2 换热器选型
具有较高的传热效率、较低的压力降；重量轻且能够承受操作压力没有可靠的使用寿命；产品品质高，操作安全可靠；所使用的材料与过程流体相容；设计计算方便，制造简单，安装容易，易于文护和文修。
（1）固定管板式换热器
当冷热流体温差不大时，可以采用固定管板式换热器，即两块管板和壳体是连在一起的。特点是结构简单、制造成本低，但由于壳程不易清洗和检修，壳程必须走洁净且不易结垢的流体。当两流体温差较大时，可采用具有膨胀节的壳体。但是不宜用于两流体温差过大和壳程压力过高的场合。
（2）U形管式换热器
该换热器是将换热管弯成U形。换热管两端固定在同一块管板上。由于壳体与换热管分开，可以不考虑热膨胀。因U形管式换热器仅有一块板管，且无浮头，所以结构简单，造价比其它换热器低，管束可以从壳体内抽出，换热管外壁便于清洗。但换热管内清洗困难，损坏管子难以调换，且管板的有效利用率低。
（3）浮头式换热器
两管板只有一端与壳体以法兰实行固定连接，称为固定端。另一端管板不与壳体连接而可相对滑动，称为浮头端。因此管束的热膨胀不受壳体的约束，检修和清洗时只要将整个管束抽出即可。适用于冷热流体温差较大，壳程介质腐蚀性强，易结垢的情况。
对于固定管板、列管、套管式换热器每一外壳容积为1m3时，其传热面积约为30~401m3。对于U型管壳式换热器、浮头式换热器没以外壳容积为1 m3时，其传热面积为70 m3左右。
通过对上述换热器的类型及应用进行分析，由于本工艺中所处理的物料及所使用的公用工程多属常用物质，因而选取国家标准系列换热器。结合工段中物料的温度、压力和粘度等特性，本工艺中多选择浮头式管壳式换热器和固定管板式管壳式换热器。
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