第43卷第12期
2015年12月【装置与设备】
聚氧乙烯 Polyvinyl Chloride
氟乙烯转化器反应温度测试研究
李志安·
（沈阳化工大学，辽宁沈阳110142）
【关键调］氯乙烯；转化器；反应温度；测试结构
Vol.43, No.12 Dec.，2015
【摘要】研究了氟乙烯转化器列管内传热原理，给出了列管内反应温度的径向分布计算公式，确定了测温管径和热电偶套管径的计算方法、常见转化器列管所对应的测温管径和热电偶套管外径的最佳范图。
【中图分类号］TQ052;TQ222.423
【文献标志码】B【文章编号】10097937(2015)12003703
Research on the measurement of reaction temperature in vinyl chloride converters
LIZhian
(Shenyang University of Chemical Technology, Shenyang 110142, China)
Key words: vinyl chloride; converter; reaction temperature; test structure
Abstract: Heat transfer principles of tubes in vinyl chloride converters for the synthesis of vinyl chlo-ride were studied. Formula for calculating the radial temperature distribution in the tubes were given. Methods for calculating the diameters of temperature tubes and those of thermocouple cannulas were de-termined as well as the optimal diameter ranges of temperature tubes and thermocouple cannulas matching common converter tubes.
目前国内电石乙炔法合成氯乙烯都采用固定床管式转化器，在结构上属于大型管壳式换热器。氯乙烯合成反应是在列管内热导率很小的催化剂上进行，管内给热系数很小，反应放出的热量不容易传递出去，使得反应温度沿列管横截面存在径向分布梯度，管中心部位温度最高。列管内的温度控制对氟乙烯合成转化反应的影响非常大，提高反应温度能加快合成反应的速度，获得较高的转化率；但是，过高的温度易使氧化汞催化剂升华，降低催化剂活性和使用寿命，还会使副反应物二氯乙烷增多，催化剂中的升汞易被还原成甘汞或水银；如果反应温度过低，则转化率降低，转化器生产能力不足。工业生产中应将合成反应温度控制在100~180℃，最佳反应温度在130~150℃[1]。
在转化器结构设计中，列管中心温度的测试一般采用4个测温口，测定不同轴向深度部位的温度。测温管采用比列管直径大的管子，内设热电偶套管，测温
【收稿日期】201503-10
管内也装有催化剂，工作时与列管一样进行氧乙烯合成反应，实测热电偶套管管壁处温度就代表列管中心温度。要保证热电偶套管壁温与列管中心处温度相等，则测温管内径、热电偶套管外径和列管内径之间必然存在一种固定的关系。笔者利用传热学原理，推导出了列管（反应管)内反应温度的径向分布计算公式，给出了确定测温管径和热电偶套管外径的计算方法，运用实际参数计算给出了常见转化器列管规格所对应的测温管径和热电偶套管外径的最佳范围，供转化器设计和转化器结构改造参考使用。
转化器列管内径向温度分布方程
根据传热学原理，转化器列管内的传热过程按圆柱体有热源导体处理，其稳定传热方程为[3]：
q=(2rL)dT/dr。
式中：9为半径r处所传出热量，kJ/h；
(1)
A为催化剂导热系数("),1.145k/(m·h·℃)；
【作者简介】李志安（1954一），男，教投，硕士学位，毕业于华东理工大学，现就职于沈阳化工大学过程装备与控制工程专业。多年从事过程设备设计、断装力学等课程的教学工作，压力容器设计、强度研究、安全评价和高效节能过程设备开发研究等科研工作。主要研究方向为压力容器强度研究，断裂疲劳研究和高效换热设备，新型高效反应器、转化器等。
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万方数据