年产80000吨乙酸乙酯间歇釜式反应器设计化工反应工程反应器课程设计任务书（可编辑）.docVIP

年产80000吨乙酸乙酯间歇釜式反应器设计化工反应工程反应器课程设计任务书 式中:88为乙酸乙酯的相对分子质量。 由于原料种乙酸:乙醇:水1:2:1。35,则1+2+1.354.35kg原料液中含1kg乙酸,可求单位时间的原料液量为: 式中,60为乙酸的相对分子质量。原料液的起始组成为: 乙醇与水的相对分子质量分别为46和18,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: 采用间歇反应釜,假设每批装料、卸料及清洗等辅助操作时间为1h。求反应釜的实际体积为V,计算如下:因为 ,, , 带入速率方程,整理后得: 其中,,,。 带入数据: , 根据公式:求得反应时间 其中, 将有关数据带入上式得反应时间为: 所需的反应体积为:通常反应器的装填系数η可取0.6-0.85。如果物料在反应过程中产生泡沫或沸腾状态,通常装填系数应取较低值,一般为0.6?0.7;若反应状态平稳,可取0.8?0.85(物料黏度大时,可取最大值)。本设计综合考虑反应物和生成物的物性参数,最终选用装填系数η0.8。则反应器的实际体积为: (2)若采用连续釜式反应器生产乙酸乙酯,单位时间处理的原料量及原料组成如前计算所示。 乙酸的转化率可由反应速率方程球得,将其变换为转化率的函数有 将初始组成及反应速率及平衡常数K带入上式化简后得 根据可求得所需反应体积为 反应器的实际体积为: 由计算结果知:采用间歇操作所需的反应体积较之连续釜式反应器要小,故选用间歇式反应釜。 2.3 热量衡算 乙酸的进料量为,在根据它的转化率和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: 表2-1 进料出料组成 物质 进料 出料 乙酸 284.09 170.454 乙醇 568.18 340.908 乙酸乙酯 0 113.636 水 284.09 397.726 热量衡算公式: 式中: 进入反应器物料的能量, :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, 表2-2 各物质的热容参数 物质 A B C D 乙醇 -67.4442 184.252 -7.29726 1.05224 乙酸 65.98 14.69 0.15 ? 乙酸乙酯 155.94 23.697 -1.9976 0.4592 水 50.8111 21.2938 -0.630974 0.0648311 乙醇的乙醇的值为: 乙酸乙酯的值 水的值 乙酸的值 水在100℃时的焓值 乙醇在100℃时的焓值 乙酸在100℃时的焓值 乙酸乙酯在100℃时的焓值 则以上数据可计算热量。 由: 带入数据解得: 三、反应釜釜体的设计 3.1 釜体DN、PN 将釜体视为筒体,本设计采用一般的反应釜,由于釜内物料为液-液相,高径比一般取1~1.3[2],本设计取为1.2。实际体积,取五个反应釜,则每个反应釜体积为 由,,则,圆整。 查得釜体的 因操作压力,故: 3.2 筒体壁厚 最大操作压力为,设计压力P取最大工作压力的1.05~1.1倍,本设计取设计压力; 设计温度T,;根据筒体设计压力和设计温度选择材料:,许用应力为。 焊缝系数=1.0(双面对接焊,100%无损探伤)。 表3-1 焊接接头系数φ 无损检测的长度比例 焊接接头形式 全部 局部 双面焊对接接头或相当于双面焊的对接接头 0.85 单面焊对接接头(沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板) 0.9 0.8 钢板负偏差:,腐蚀裕量:(双面腐蚀)。 表3-2 钢板负偏差C1 钢板厚度 2 2.2 2.5 2.8-3.0 2.2-3.5 3.8-4 4.5-5.5 负偏差 0.13 0.14 0.15 0.16 0.18 0.2 0.2 钢板厚度 6-7 8-25 26-30 32-34 36-40 42-50 52-60 负偏差 0.6 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 根据内压圆筒壁厚的计算公式: , 带入以上数据得: , 根据工程要求和钢材的使用壁厚范围圆整后,取。 校核筒体水压试验强度,根据式: 因为的屈服极限,所以 , , 取, , 代入得: 故水压试验满足强度要求。 3.3 封头