精细设备 第二章 例题.ppt

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1、2021/9/19精细化工过程与设备精细化工过程与设备李素琼第二章釜式反应器2021/9/192.1概述2.2间歇操作釜式反应器工艺计算2.3连续操作釜式反应器工艺计算2.4搅拌器2.5传热装置3例1：邻硝基氯苯连续氨化，然后分批还原生产邻苯二胺。已知氨化出料速率为0.83m3/h，还原操作时间为7h(不计受料时间)，求需要还原锅的个数与容积。设备装料系数取0.75。计算示例物料处理量FV一般由生产任务确定，辅助时间t0视实际操作情况而定，反应时间t可由动力学方程确定，也可由实验得到。由以上数据可求VR、V、m、Vm以及δ等4解：因氨化为连续操作，故至少需要

2、2台还原釜交替进行受料和还原。还原操作时间为7h，可取受料时间为8h，安排每班进行一次还原操作，则每批的操作时间为16h。装料系数取0.75，于是需要设备的总容积为取2台釜，每釜容积为8.85m3，采用标准容积为10m3的反应釜，后备能力为5例2：同例1，如果根据工厂的加工能力能够制造的最大容积的还原锅为6m3。问需用几个还原锅？解：选用6m3的锅，每锅受料体积为VR=0.75×6=4.5m3，则受料时间：4.5/0.83=5.44h操作周期：5.44+8=13.44h每天操作总批数：α=24X0.83/4.5=4.45每锅每天操作批数：β=24/13.44

3、=1.78需要锅的个数：m=4.55/1.78=2.5取用三个锅，生产能力后备系数为：δ=[（3-2.5）/2.5]×100%=20%6例3：西维因农药中试车间取得以下数据：用200升搪瓷锅做实验，每批操作可得西维因成品12.5Kg，操作周期为17小时。今需设计年产1000吨的西维因车间，求算需用搪瓷锅的数量与容积。年工作日取300天。解：每台锅每天操作批数：β=24/17=1.41每天生产西维因农药数量：1000×1000÷300=3330Kg（GD）需要设备总容积:mVm=（3330/1.41）×200×10-3/12.5=37.8m3取Va为10m3的

4、最大搪瓷锅4台。δ=（4-3.78）/3.78×100%=5.82%7例4：萘磺化反应器体积的计算。萘磺化生产2-萘磺酸，然后通过碱熔得2-萘酚。已知2-萘酚的收率按萘计为75%，2-萘酚的纯度为99%，工业萘纯度为98.4%，密度为963kg/m3。磺化剂为98%硫酸，密度为1.84。萘与硫酸的摩尔比为1：1.07。每批磺化操作周期为3.67小时。萘磺化釜的装料系数为0.7。年产2-萘酚4000t，年工作日330天。8根据生产任务，每小时需处理工业萘的体积为：每小时需处理硫酸的体积为：解：每小时处理物料总体积为：FV=626+270=896L反应器的体积为

5、：若采用2500L标准反应器两个，则反应器的生产能力后备系数为：例5：以醋酸（A）和正丁醇（B）为原料在间歇反应器中生产醋酸丁酯（C），操作温度为100℃，每批进料1kmol的A和4.96kmol的B。已知反应速率试求醋酸转化率xA分别为0.5、0.9、0.99时所需反应时间。解：CH3COOH+C4H9OH→CH3COOC4H9+H2OA的初始浓度计算：可求出，投料总体积为0.559m3醋酸A1kmol60kg0.062m3正丁醇B4.96kmol368kg0.496m3例6：间歇反应A+B→R+S，二级不可逆rA=kCACB，等温恒容，k=1.0m3/(

6、kmol.h)，处理量为2.0m3/h，A、B的初浓度均为1.0kmol/m3，每批辅时为0.5h，求反应体积为9.0m3时的A的转化率。解：由解上述方程得得又由得例题7：用间歇反应器进行乙酸和乙醇的酯化反应，每天生产乙酸乙酯12000kg，其化学反应式为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。反应在100℃下等温操作，其反应速率方程为100℃时，k=4.76×10-4L/（mol·min），平衡常数K=2.92。试计算乙酸转化35%时所需的反应

7、体积。根据反应物料的特性，若反应器填充系数取0.75，则反应器的实际体积是多少？=通过乙酸的起始浓度和原料中各组分的质量比，可求出乙醇和水的起始浓度为由于原料液中乙酸:乙醇:水=1:2:1.35，当乙酸为1kg时，加入的总原料为：1+2+1.35=4.35kg由此可求单位时间需加入反应器的原料液量为：解：首先计算原料处理量V0根据题给的乙酸乙酯产量，可算出每小时乙酸需用量为其次计算原料液的起始组成：然后，将题给的速率方程变换成转化率的函数。代入速率方程，整理后得式中代入到基本公式中得：t=118.8min实际反应器体积：12.38m3/0.75＝16.51m

8、315例8：在间歇反应器中进行己二酸和己二醇的缩聚反