年产7200t乙酸乙酯间歇反应釜设计

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1、年产7200t乙酸乙酯间歇反应釜设计年产7200t乙酸乙酯的工艺设计摘要：本选题为年产量为年产6X10T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31.31m、换热量为5.5?10Kj/h。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

2、反应器；物料衡算；热量衡算；壁厚设计；主要符号一览表v——封头的体积363V——反应釜的体积t——反应时间PT——水压试验压力cAO反疲物A的起始浓度Dj——夹套的内径cBO——反应物的B起始浓度Q——乙酸的用量Q0——单位时间的处理量cSO——反应物S的起始浓度f一一反应器的填充系数Di——反应釜的内径H一一反应器筒体的高度h2一一封头的高度P一一操作压力Pc一一设计压力4）一一取焊缝系数t[o]钢板的许用应力C1——钢板的负偏差C2——钢板的腐蚀裕量S一一筒壁的计算厚度Sd一一筒壁的设计厚度Sn一一简壁的名义厚度Hj一一反应器夹套筒体的高

3、度I年产6XX103T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=l：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lh，每天计24h每年300d每年生产7200ho反应在100°C下等温操作，其反应速率方程如下rR=kl(CACB—CRCS/K)[1]100°C时，kl=4.76X10-6L/(mol•min),平衡常数K=2.

4、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6?103?103Q??23.675kmol/L88?300?24?0.4由于原料液的组成为l+2+1.35=4.35Kg单位时间的处理量Q0?23.675?60?4.35?6.06m3/h10202.2原料液起始浓度cA0?23.675?3.908mol/L6.06乙醇和水的起始浓度cB0?cS03.908?60?2?10.2mol/L463.908?60?1.35??17.59mol/L18将速

5、率方程变换成转化率的函数cA?cA0(l?XA)cR?cA0XAcB?cB0?cA0XAcS?cS0?cA0XA-1-年产6XX103T乙酸乙酯设计说明书22rA?kl(a?bXA?cXA)cA0其中：a?cA010.2??2.61CB03.908b??(l?cB0c?cS0)??(l?10.2.908?17.593.908?2.92)??5.15A0cA0.K3c?l?lk?l?l2.92?0.6575b2?4ac?(?5.15)2?4?2.61?0.6575?4.4342.3反应时间t?lXAfdXAklcA0?0a?bX2A?cXA?1

6、k2ln(b?b2?4ac)XAf?2a(b?b2?4aclcA0b?4ac)XAf?2a?l(?5.15?4.434)?0.44.76?10?4?3.908?4.434ln?2?2.61(?5.15?4.434)?0.4?2?2.61?188min2.4反应体积Vt?tl883r?Q0(0)?6.06?(60?l)?25.048m反应器的实际体积V?Vrf?25.0480.8?31.31m3第3章热量核算3.1工艺流程反应釜的简单工艺流程图年产6XX103T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23.675kmol/h,在

7、根据它的转化率和反应物的初始质量3.3能量衡算3.3.1热量衡算总式Q1?Q2?Q3?Q4式中：Q1进入反应器无聊的能量，KJQ2：化学反应热，KJQ3：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，KJQ4：离开反应器物料的热量，KJ3年产6XX103T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cp,m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：cp,m?A?BT?CT2?DT3[2]各种液相物质的热容参数如下表[3]:液相物质的热容参数由于乙醇和乙酸乙酯的沸点为78.5°C和77.2°C,

8、所以：（1）乙醇的cp,m值cp,m?l,351.5K??A?BT?CT2?DT3??67.4442?18.4252?10?1?351.5?7.29726?10?3