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当代化工研究
feafImterwetiat
科研开发
2017-06
钛-钢复合板塔式反应器及其填料支撑的设计
*张玮
（贵州东华工程股份有限公司贵州550002）
摘要：钛一钢复合板塔式反应器主要使用在醋酸等具有离蚀的介质环境中，本文阐述了其设计方法，并在文中详细列出了内
部特殊填料支荐的设计过程，可以作为用钛一钢爆炸复合板，工业纯钛来设计非标设备及设备内部填料支撑的参考。关键词：钛一钢塔器：填料支荐；设计
中图分类号：T
文献标识码：A
Design of Ti-steel Composites Plate Tower Reactor and Its Packing Support
Zhang wei
(Guizhou East China Engineering Co.,LTD, Guizhou, 550002)
Abstracf:Ti-steel composites plare fower neactor tused int many aceric acid and orher corrosive media environment, this thesis describes irs design methods, and in the rhesis show the detail calcularion of rhe internal special packing supporr, it can be used as a fi-steel explosion composite plate, indarstrial pure titanitm to design equipmenf and internal packing supporz
Key words: Ti-steel Tower; packing supporr; design
1.前言
由于工业纯钛拥有着密度低、比强度高、优良的耐蚀性能等优点，使得其在石油、电力、冶金、化工等行业中广泛使用。虽然钛制设备的价格相比常用材料价格高，但是其使用寿命长，后期维修费用低，有利于环保。钛材在多数有机酸环境中拥有较高的稳定性，是在介质含有有机酸的反应器和换热器的首选材料。而另外一方面也因为其价格高，与钢材焊接性能差的特点，在设计钛材设备时得充分的考虑用材的经济性和结构的合理性。下面以台使用在含醋酸介质中的塔式反应器为例，对
其设计进行阐述。 2.设计参数与选材
(1)设计参数
该反应器为塔器结构，工作压力 1.5~2.4Mpa，设计压力2.6Mpa，工作温度 70~100℃，设计温度 130℃，介质为醋酸、碳
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四、酯类。内部有两段填料，每段填料高4500mm，由上万方数据
下各150mm高的瓷球和4200mm高的催化剂填料构成，见图1。
(2)选材
醋酸是一种用途广泛的有机酸，其腐蚀性也较强，几种材料在110℃时的离蚀速率对比见表1
表1几种材料在醋酸中的腐蚀速率
材料
904L不锈钢工业纯钛脱氧钢
腐蚀速率：mm/a
不隔绝空气 0.1287 0.0029 4.1425
隔绝空气 0.0675 0.0055 1.9108
注：上述数据来源于某石化公司的腐蚀试验数据。
从上表可以看出，工业纯钛对于醋酸的耐蚀能力明显优于奥氏体不锈钢与脱氧铜，原因是在该使用环境中，钛材表面会形成一层彩色的钝化膜，从而有效的降低了腐蚀。
对于该塔式反应器来说，使用钛材能有效地提高设备使用寿命，降低泄露风险，减少后期维护等。但是如果整个设备部使用工业纯钛工A2来制造，其制造成本将会很高。所以量经济和有效的方法就是选用TA2+Q345R的复合板来制造壳体，使用TA2来制造其支撑内件，这样既满足了耐蚀的要求，又避免了钛材的浪费。而设备下部不与介质接触的裙座则可选择 Q345R。
3.结构设计与强度计算
(1)结构设计
该反应器是塔器结构形式，裙座采用圆筒型裙座，裙座高度2000mm；直筒段高度13050mm，筒体上根据填料的分布共设置三个人孔与两个卸料孔：封头上方设置SP型吊耳：由于该塔处于框架内部，并设有专用的平台装卸催化剂填料，所以没有设置塔顶吊柱。
此设备的关键点在于催化剂填料支撑的设计，由于钛钢爆炸复合板有可能存在未结合区，以B2级爆炸复合板为例，单个未结合指示长度允许≤50mm,单个未结合区面积