《环境工程原理》与《化工设备》课程设计--醋酸丁酯合成反应釜.doc

《环境工程原理》与《化工设备》课程设计 设计题目：醋酸丁酯合成反应釜 学 院：化学与化工学院 专 业：资源环境与城乡规划管理 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成时间：2010年12月 二零一零年十二月 前 言 醋酸丁酯又称乙酸丁酯。无色、易燃、具有水果香味的液体，沸点126℃。通常由醋酸与丁醇直接酯化制得，主要用作溶剂，能溶解涂料、乙基纤维素、乙烯基树脂、油类等物质。 醋酸丁酯为性能优良的有机溶剂，被广泛地用于造漆工业，涂料工业，用来制造硝化纤维素及其衍生物清漆以及聚氨酯清漆，及醇酸树酯清漆和多彩涂料，也用于樟脑，矿油，油酯及合成树酯，天然及合成橡胶乙烯等，苯乙烯等，2一甲基丙烯酸等聚合物制品。同时还用于人造革及医药工业和电子工业，同时大量用来制造油漆工业，稀释剂，也用于塑料工业，香料工业，以及作为萃取剂和脱水剂应用于各种领域。本品由于毒性很低，还用作酒类的调香剂，总之应用非常广泛。 传统工业合成醋酸丁酯的方法主要是以硫酸为催化剂，由醋酸和丁醇直接酯化，硫酸所起的作用是催化和脱水，这种较为成熟的工艺路线，其催化剂价格低廉，来源广泛且能得到较理想的酯化率，但也存在许多缺点：设备费用高；三废处理难；伴随较多的副反应；硫酸有强腐蚀性且选择性较差；生产效益不高等等。在研究新的酯化反应催化剂的过程中，固体酸和分子筛的研究进展较为明显，一系列固体酸催化剂如丝光沸石、HY分子筛、HZSM25分子筛相继问世，其中沸石分子筛的研究最为活跃，它的主要优点是具有极强的酸强度与适应性，用于催化醋酸丁酯的合成成反应。本设计采用HZSM-5分子筛，用于催化乙酸丁酯的合成反应。 醋酸丁酯的生产对国民经济以及各行各业的发展有着重要的意义，也对人民生活质量的改善和提高起着重要的作用。近些年来，由于全球范围内对环境保护的要求日趋严格，人们倾向于对甲苯、二甲苯、酮类等溶剂的用量，由于醋酸丁酯是甲苯、二甲苯、酮类很好的取代品，故其应用前景十分广阔。 目 录 一、醋酸丁酯合成反应釜设计任务书……………………………… (1) 1.1、设计题目…………………………………………………… (1) 1.2、设计条件…………………………………………………… (1) 1.3、设计任务…………………………………………………… (1) 二、设计方案………………………………………………………… (2) 2.1选材…………………………………………………………… (2) 2.2操作条件……………………………………………………… (2) 2.3工艺流程图…………………………………………………… (2) 三、反应釜优化设计计算…………………………………………… (3) 3.1流程的确定…………………………………………………… (3) 3.2反应釜体积设计……………………………………………… (3) 3.2.1乙酸的理化性质…………………………………………(3) 3.2.2正丁醇的理化性质………………………………………(3) 3.2.3乙酸正丁酯的理化性质…………………………………(4) 3.3反应常数确定………………………………………………… (4) 3.4反应时间……………………………………………………… (4) 3.5反应釜的设计………………………………………………… (6) 3.6反应釜的设计压力…………………………………………… (6) 3.7壁厚计算……………………………………………………… (6) 3.8压力校核（液压试验）…………………………………………(7) 3.9物料衡算和热量衡算………………………………………… (7) 3.10釜体封头的设计…………………………………………… (11) 3.10.1 封头的选型………………………………………… (11) 3.10.2封头的壁厚的设计 …………………………………（11） 3.11夹套选择与尺寸……………………………………………（12） 3.12流量设计……………………………………………………（13） 3.12.1夹套进气流量设计………………………………… （13） 3.12.2进出料管的流量设计……………………………… （13） 3.13进出料管口、工艺接管口与仪表接管口形式……………………………………………………………………… （14） 3.14人孔设计…………………………………………………… （14） 四、反