年产7200t乙酸乙酯间歇反应釜设计

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1、年产7200t乙酸乙酯的工艺设计摘要：本选题为年产量为年产6×103T的间歇釜式反应器的设计。通过物料衡算、热量衡算，反应器体积为、换热量为。设备设计结果表明，反应器的特征尺寸为高3320mm，直径3200mm；夹套的特征尺寸为高2550mm，内径为3400mm。还对塔体等进行了辅助设备设计，换热则是通过夹套与内冷管共同作用完成。搅拌器的形式为圆盘式搅拌器，搅拌轴直径60mm。在此基础上绘制了设备条件图。本设计为间歇釜式反应器的工业设计提供较为详尽的数据与图纸。关键字：间歇釜式反应器;物料衡算;热量衡算;壁厚设计;

2、主要符号一览表V——反应釜的体积t——反应时间——反应物A的起始浓度——反应物的B起始浓度——反应物S的起始浓度f——反应器的填充系数——反应釜的内径H——反应器筒体的高度——封头的高度P——操作压力Pc——设计压力φ——取焊缝系数[σ]t——钢板的许用应力C1——钢板的负偏差C2——钢板的腐蚀裕量S——筒壁的计算厚度——筒壁的设计厚度——筒壁的名义厚度——反应器夹套筒体的高度v——封头的体积——水压试验压力——夹套的内径Q——乙酸的用量Q0——单位时间的处理量年产6××10³T乙酸乙酯设计说明书15年产6××10

3、³T乙酸乙酯设计说明书第1章设计任务及条件1.1设计任务及条件乙酸乙酯酯化反应的化学式为：CH3COOH+C2H5OH=====CH3COOC2H5+H2OABRS原料中反应组分的质量比为：A：B：S=1：2：1.35，反应液的密度为1020Kg/m3，并假定在反应过程中不变。每批装料、卸料及清洗等辅助操作时间为1h，每天计24h每年300d每年生产7200h。反应在100℃下等温操作，其反应速率方程如下rR=k1(CACB－CRCS/K)[1]100℃时，k1=4.76×10-6L/(mol·min),平衡常数K

4、=2.92。乙酸的转化率XA=0.4，反应器的填充系数f=0.8，为此反应设计一个反应器。2.1原料的处理量根据乙酸乙酯的产量可计算出每小时的乙酸用量为由于原料液的组成为1+2+1.35=4.35Kg单位时间的处理量2.2原料液起始浓度乙醇和水的起始浓度将速率方程变换成转化率的函数15年产6××10³T乙酸乙酯设计说明书其中：2.3反应时间2.4反应体积反应器的实际体积第3章热量核算3.1工艺流程反应釜的简单工艺流程图15年产6××10³T乙酸乙酯设计说明书3.2物料衡算根据乙酸的每小时进料量为，在根据它的转化率和

5、反应物的初始质量比算出各种物质的进料和出料量，具体结果如下表：物质进料出料乙酸23.67514.21乙醇36.3026.83乙酸乙酯09.47水81.6890.153.3能量衡算3.3.1热量衡算总式式中：进入反应器无聊的能量，：化学反应热，：供给或移走的热量，有外界向系统供热为正，有系统向外界移去热量为负，：离开反应器物料的热量，15年产6××10³T乙酸乙酯设计说明书3.3.2每摩尔各种物值在不同条件下的值对于气象物质，它的气相热容与温度的函数由下面这个公式计算：[2]各种液相物质的热容参数如下表[3]：液相物

6、质的热容参数物质AB×103C×103D×103乙醇-67.444218.4252-7.297261.05224乙酸65.981.4690.15—乙酸乙酯155.942.3697-1.99760.4592水50.81112.12938-0.6309740.0648311由于乙醇和乙酸乙酯的沸点为78.5℃和77.2℃，所以：(1)乙醇的值同理：(2)乙酸乙酯的值(3)水的值(3)乙酸的值15年产6××10³T乙酸乙酯设计说明书3.3.3各种气象物质的参数如下表气相物质的热容参数[4]物质AB×103C×103D×1

7、03乙醇6.7318422.315286-12.116262.493482乙酸乙酯24.542753.288173-9.9263021.998997(1)乙醇的值(2)乙酸乙酯的值3.3.4每摩尔物质在100℃下的焓值(1)每摩尔水的焓值同理：(3)每摩尔的乙醇的焓值15年产6××10³T乙酸乙酯设计说明书(1)每摩尔乙酸的焓值(2)每摩尔乙酸乙酯的焓值3.3.5总能量衡算（1）的计算物质进料出料乙酸23.67514.21乙醇36.3026.83乙酸乙酯09.47水81.6890.15（2）的计算15年产6××10

8、³T乙酸乙酯设计说明书（3）的计算因为：即：++=求得：=45437.274>0，故应是外界向系统供热。3.4换热设计换热采用夹套加热，设夹套内的过热水蒸气由130℃降到110℃，温差为20℃。3.4.1水蒸气的用量忽略热损失，则水的用量为[5]15年产6××10³T乙酸乙酯设计说明书第4章反应釜釜体设计4.1反应器的直径和高度在已知搅拌器的操作容积后，首先