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1、1.1工艺条件一、设计任务某工段需要每天生产8吨乙酸丁酯。以乙酸和丁醇为原料，要求乙酸的转化率大于等于50%.其中原料中乙酸的浓度。设计一反应器以达到要求。某工段需要每天生产8吨乙酸丁酯。以乙酸和丁醇为原料，要求乙酸的转化率大于等于50%.其中原料中乙酸的浓度CA()=0.00175kmol/Lo设计一反应器以达到要求。二、确定反应器及各种条件选用连续釜式反应器，取XAf=0.6,查资料得：可取反应温度为100°C,反应动力学方程为rA=kCA2(Z:=17.4L/(kmolmin))(A为乙酸)搅拌釜内的操作压力为pcr=O.IMPa；夹套内为冷却水，入口温度为30°
2、C,出口温度为40°C,工作压力pcr*=0.2MPa;反应方程为：CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CH2OOCCH3+h2o1•体积由于该反应为液相反应，物料的密度变化很小，故可近似认为是恒容过程。原料处理量：Q()=8xl°3x—X—?—=2739.6L/h=45.66L/min24x1160.60.00175反应器出料口物料浓度CA=CAO(1・If)=0.00175x(1-0.5)=0.000875kmol/L反应釜内的反应速率：2=^CA2=17.4x0.0008752=1.332xl0_5kmol/L空时:QoCao一Cx-C&
3、X=0.00175x0.51.332x10"=65.69min理论体积：Vr=Q()t=45.66x65.69=3000L取装填系数为0.75,则反应釜的实际体积为：7扌=3000=4000L=4m30.751.2釜体设计1.2.1釜体材料的选择16MnR它属于强度用钢，是345MPa级的低合金钢，具有良好的机械性能、焊接性能、工艺性能极低温冲击韧性。中低温时机械性能均优于Q235・A、15、20等碳素钢，使用温度在・40〜475°C的场合，在石油化工设备、锅炉、压力容器中广泛使用。鉴于16MnR能够满足材料的使用性能、工艺性能和经济性能，并且适合本次设备设计，所以本次
4、设计釜体的材料选用16MnRo1.2.2釜体结构型式的选择筒体：圆柱形罐底的结构形状：椭圆形顶盖的结构形状：椭圆形顶盖连接方法：可拆换热器形式：U形夹套1.2.3釜体直径及高度计算⑴釜体直径的计算根据实践经验，集中反应釜的H/D,如表3・1所示。表1-1反应釜的H/D,值种类釜内物料类型H/D,一般反应釜发酵罐类液一液相或液一固相物料气一液相物料气一液相物料1〜1.31〜21.7〜2.5在确定反应釜育•径及高度时，还根据反应釜操作时所允许的装料程度一装料系数T］等予以综合考虑，通常装料系数耳可取0.6〜0.85；如果物料在反应过程中产生泡沫或成沸腾状态，应取较低值，一般
5、为0.6〜0.7；若反应状态平稳，可取0.8〜0.85（物料粘度大时，可取最大值）。因此，釜体容积V与操作容积V。应有如下关系：V,=11V工程实际中，要合理选用装料系数，以尽量提高设备利用率。对于育•立反应釜来说，釜体容积通常是指圆柱形筒体及下封头所包含的容积之和，根据釜体容积V和物料性质，选定H/D,值，估算筒体内径D,。4*4'D：4x41.2x3.14可得D.=l620mm式中：V—釜体容积，m3（本次设计的釜体容积为4m3）；H—筒体高度，m；D,—筒体内径，m；H/D,由表1.1得，并根据实际情况取H/D.=1.2o将计算结果圆整为标准直径，的Dz=1600
6、mmo⑵釜体高度的计算对于直立式反应釜，其圆柱部分筒体的高度H。匕V14-0.617==16X7加722.010式中：V—釜体容积，m3（本次设计的釜体容积为4m3）；V〃一下封头所包含的容积，VA=0.617m3；可从标准查得。X—筒体每一米高的容积，V]=0.950m3；可从标准查得。⑶H/D,校核：—=^=1.15所以合格D,1600兀7V1=-0^=3.14x1.6x1.6x1.7=3.416m3V=V]+VA=3.416+0.617=4.033>4m3所以釜体容积合理⑷釜体的装料量K
7、—装料系数且n取0.7；V—釜体容积;V,.=nxV=4.03x0.7=2.
8、821m3124釜体厚度计算由于釜内承受1.OMpa压力，而夹套承受0.5Mpa压力，所以筒体的厚度有以下儿种情况:1.只受1.OMpa内压1)确定壁厚2)因为/=l.lPw=1.1xl.O=l」Mpa“2[刃0-0.5巳2册-£1.1x1.6"2x170x0.85-1.1=6.1mmC=C]+C2=0.6+1.5=2」mm8n—8e+C=6.14-2.1=S.2mm将计算结果圆整，取/“=%2mm£—设计压力；0—筒体内径；氏—名义厚度;心一有效厚度；3）验算最小壁厚久讪对于压力较低的容器，按强度计算出来的壁厚很薄，往往会给制造和运输、
