年產(chǎn)量6500噸乙酸乙酯生產(chǎn)的的工藝設(shè)計

化學(xué)工程與工藝某某化學(xué)工程與工藝某某心昂誡&F說HetianUniversityofUrbanConstruction年產(chǎn)量6500噸乙酸乙酯的生產(chǎn)工藝設(shè)計專業(yè):姓名:學(xué)號:指導(dǎo)教師:化學(xué)與材料學(xué)院2014年5月課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計時間及地點1、設(shè)計時間：2014年5月26日——6月6日具體安排：2014年5月26日上午教師組織學(xué)生分組，布置課程設(shè)計任務(wù)2014年5月26日下午學(xué)生開始查閱資料，整理資料，理出設(shè)計思路2014年5月27日開始學(xué)生在教師指導(dǎo)下開始進(jìn)行課程設(shè)計計算2014年6月3日開始學(xué)生在教師指導(dǎo)下編寫設(shè)計說明書并繪制圖紙2014年6月6日上午分組進(jìn)行答辯2、設(shè)計地點：5#樓402教室二、設(shè)計目的和要求通過課程設(shè)計，要求更加熟悉工程設(shè)計基本內(nèi)容，掌握化學(xué)反應(yīng)器設(shè)計的主要程序及方法，鍛煉和提高學(xué)生綜合運用理論知識和技能的能力、獨立工作和創(chuàng)新能力。三、設(shè)計題目和內(nèi)容設(shè)計題目：年產(chǎn)量6500T乙酸乙酯酯，乙酸的轉(zhuǎn)化率為45%的反應(yīng)器的設(shè)計。乙酸乙酯酯化反應(yīng)的化學(xué)式為：CH3COOH+C2H5OH=====CH3COOC2H5+H2OABRS原料中反應(yīng)組分的質(zhì)量比為：A：B：S=l：2：1.35反應(yīng)液的密度為1020kg/m3，并假定在反應(yīng)過程中不變。每批裝料、卸料及清洗等輔助操作時間為1h，每天計24h每年300d。反應(yīng)在100°C下等溫操作，其反應(yīng)速率方程如下rR=k1(CACB－CRCS/K)100C時，k]=4.76x10-4L/(mol?min)，平衡常數(shù)K=2.92。反應(yīng)器的填充系數(shù)f=0.8，為此反應(yīng)設(shè)計一個反應(yīng)器。四、設(shè)計方法和步驟1、設(shè)計方案簡介根據(jù)設(shè)計任務(wù)書所提供的條件和要求，通過對現(xiàn)有資料的分析對比，初步確定工藝流程。對選定的工藝流程、主要設(shè)備的型式以及數(shù)值積分計算等進(jìn)行簡要的論述。2、主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算反應(yīng)的物料衡算、熱量衡算、動量衡算催化劑床層高度計算出口轉(zhuǎn)化率計算3、 典型輔助設(shè)備的選型和計算:包括典型輔助設(shè)備的主要工藝尺寸計算和設(shè)備型號規(guī)格的選定4、 制圖：繪制帶控制點的工藝流程圖繪制主體設(shè)備圖繪制溫度、轉(zhuǎn)化率、壓力與床層高度L曲線5、編寫設(shè)計說明書五、設(shè)計成果的編制本課程的設(shè)計任務(wù)要求學(xué)生做設(shè)計說明書1份、圖紙3張。各部分具體要求如下：（一）設(shè)計說明書的內(nèi)容與順序：1、封面（包括題目、學(xué)生班級、學(xué)生姓名、指導(dǎo)教師姓名等）2、設(shè)計任務(wù)書3、目錄4、正文緒論：工藝生產(chǎn)技術(shù)方法及進(jìn)展，反應(yīng)動力學(xué)概述、設(shè)計任務(wù)的意義、設(shè)計結(jié)果簡述設(shè)計方案簡介物料流程圖及說明設(shè)計計算說明書（包括裝置的工藝計算：物料衡算、熱量衡算、動量衡算，反應(yīng)器床層計算）裝置流程圖（帶控制點的工藝流程圖和主體設(shè)備圖）及其說明4.6設(shè)計結(jié)果概要4.7設(shè)計體會及今后的改進(jìn)意見5、參考文獻(xiàn)6、主要符號說明（必須注明意義和單位）說明書必須書寫工整、圖文清晰。說明書中所有公式必須寫明編號。（二）設(shè)計圖紙的要求：1、流程圖：要求畫“生產(chǎn)裝置工藝流程圖”一張，圖紙大小為A2。本圖應(yīng)表示出裝置、單元設(shè)備、輔助設(shè)備和機(jī)器、管道、物料流向。以線條和箭頭表示物料流向，并以指引線表示物料的流量、溫度和組成等。輔助物料的管線以較細(xì)的線條表示。工藝物料管道用粗實線，輔助物料管道用中粗線，其他用細(xì)實線。橫向管道標(biāo)注在管道上方，豎向管道標(biāo)注在管道右側(cè)。輔助物料（如冷卻水、加熱蒸汽等）的管線以較細(xì)的線條表示。圖表和表格中的所有文字寫成長仿宋體。設(shè)備以細(xì)實線繪制，畫出能夠顯示形狀特征的主要輪廓。設(shè)備的高低和樓面高低的相對位置一般也按比例繪制。設(shè)備的位號、名稱標(biāo)注在相應(yīng)設(shè)備圖形的上方或下方，或以指引線引出設(shè)備編號，在專欄中注明每個設(shè)備的位號、名稱等。2、主體設(shè)備圖：本設(shè)計要求畫主體設(shè)備詳圖一張，圖紙大小為A1。表示其結(jié)構(gòu)形式、尺寸（表示設(shè)備的尺寸，如圓筒形設(shè)備的直徑等）、技術(shù)特性等。設(shè)備圖基本內(nèi)容有：視圖：一般用主視圖、剖面圖或俯視圖表示主要設(shè)備結(jié)構(gòu)形狀；尺寸：圖上應(yīng)注明設(shè)備直徑、高度以及表示設(shè)備總體大小和規(guī)格的尺寸；技術(shù)特性表：列出設(shè)備操作壓力、溫度、物料名稱、設(shè)備特性等；標(biāo)題欄：說明設(shè)備名稱、圖號、比例、設(shè)計單位、設(shè)計人、審校人等。本設(shè)計標(biāo)題欄規(guī)定如下所示：圖紙要求：投影正確、布置合理、線型規(guī)范、字跡工整。（三）參考文獻(xiàn)的格式：期刊類：（序號）作者1,作者2,……作者n文章名，期刊名（版本），出版年，卷次（期次）。圖書類：（序號）作者1，作者2,……作者n書名，版本，出版地：出版社，出版年。六、評分標(biāo)準(zhǔn)及成績評定課程設(shè)計成績評定應(yīng)以學(xué)生出勤情況、工作態(tài)度、完成工作任務(wù)的情況、設(shè)計說明書和圖紙以及答辯情況為依據(jù)。課程設(shè)計的成績采用五級計分制即優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格。評分標(biāo)準(zhǔn)：優(yōu)秀：能圓滿地完成課題任務(wù)，設(shè)計說明書內(nèi)容完整、計算正確、層次分明，說明書書寫規(guī)范，圖紙符合要求，獨立工作能力強(qiáng)，工作態(tài)度認(rèn)真；答辯時概念清楚，回答問題正確。良好：能較好地完成課題任務(wù)；設(shè)計說明書完整、計算及論述基本正確；說明書寫書規(guī)范，圖紙符合要求，工作態(tài)度認(rèn)真，答辯時概念較清楚，回答問題基本正確。中等：完成課題任務(wù)，出勤好，設(shè)計說明書的內(nèi)容基本完整、計算及論述無原則性錯誤；說明書的書寫基本規(guī)范，圖紙質(zhì)量一般；工作表現(xiàn)較好；答辯時能回答所提出的主要問題，且基本正確。及格：基本完成課題任務(wù)；設(shè)計說明書，質(zhì)量一般，無大的原則性錯誤；說明書的書寫不夠規(guī)范，圖紙不夠完整；答辯時講述不夠清楚，對任務(wù)涉及的問題基本上能夠回答，雖有錯誤，但不是重大原則錯誤。不及格：沒有完成課題任務(wù)或設(shè)計說明書（論文）中有重大原則性錯誤，答辯中邏輯混亂，概念不清。七、參考文獻(xiàn)郭鍇等編著.《化學(xué)反應(yīng)工程》.第二版.化學(xué)工業(yè)出版社，2007.陳甘棠主編．《化學(xué)反應(yīng)工程》．第三版．化學(xué)工業(yè)出版社，2009周大軍、揭嘉主編.《化工工藝制圖》.化學(xué)工業(yè)出版社，2005陳國桓主編．《化工機(jī)械基礎(chǔ)》．第二版.化學(xué)工業(yè)出版社，2007姚玉英主編．《化工原理》．修訂版.天津科學(xué)技術(shù)出版社，2006印永嘉等主編．《物理化學(xué)簡明教程》.第四版．高等教育出版社，2007李少芬主編，反應(yīng)工程[M],北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.2⑻馮新，宣愛國.化工熱力學(xué)[M]..北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009舒均杰.基本有機(jī)化工工藝學(xué)（第2版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004丁伯民，黃正林編.《化工容器》[M].化學(xué)工業(yè)出版社.2003.王凱，虞軍編.攪拌設(shè)備[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2003陳志平，曹志錫編.《過程設(shè)備設(shè)計與選型基礎(chǔ)》[M].浙江:浙江大學(xué)出版社.2007八、課程設(shè)計期間紀(jì)律：設(shè)計期間學(xué)生仍要按上課時間正常出勤，按時到教室做設(shè)計。在設(shè)計期間有要事的學(xué)生須向自己的指導(dǎo)教師履行請假手續(xù)。不履行請假手續(xù)的視為曠課。除請假外，學(xué)生可以利用較短時間內(nèi)去圖書館借閱資料。借資料時須提前在教室黑板寫明姓名、事由、外出起止時間。設(shè)計期間要保持教室紀(jì)律，不能大聲喧嘩，影響周邊教室正常上課。目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"緒論 2\o"CurrentDocument"第1章 設(shè)計任務(wù)及條件 2第2章 工藝設(shè)計 錯誤!未定義書簽。\o"CurrentDocument"2.1原料的處理量 2\o"CurrentDocument"2.2原料液起始濃度 2\o"CurrentDocument"2.3反應(yīng)時間 3\o"CurrentDocument"2.4反應(yīng)體積 3\o"CurrentDocument"第3章 熱量核算 4\o"CurrentDocument"3.1工藝流程 4\o"CurrentDocument"3.2物料衡算 4\o"CurrentDocument"3.3能量衡算 4\o"CurrentDocument"3.3.1熱量衡算總式 4c\o"CurrentDocument"每摩爾各種物值在不同條件下的p,m值 5\o"CurrentDocument"各種氣象物質(zhì)的參數(shù)如下表 6\o"CurrentDocument"3.3.4每摩爾物質(zhì)在100°C下的焓值 7\o"CurrentDocument"3.3.5總能量衡算 8\o"CurrentDocument"第4章 反應(yīng)釜釜體設(shè)計 9\o"CurrentDocument"反應(yīng)器的直徑和高度 9\o"CurrentDocument"4.2筒體壁厚的設(shè)計 10\o"CurrentDocument"設(shè)計參數(shù)的確定 10\o"CurrentDocument"4.2.2筒體的壁厚 10\o"CurrentDocument"4.3釜體封頭厚 10\o"CurrentDocument"第5章 反應(yīng)釜夾套的設(shè)計 11\o"CurrentDocument"5.1夾套DN、PN的確定 11\o"CurrentDocument"夾套的DN 11\o"CurrentDocument"夾套的PN 11\o"CurrentDocument"夾套筒體的壁厚 11\o"CurrentDocument"夾套筒體的高度 12\o"CurrentDocument"5.4夾套的封頭 12\o"CurrentDocument"封頭的厚度 12\o"CurrentDocument"5.5傳熱面積校核 12\o"CurrentDocument"第6章 反應(yīng)釜釜體及夾套的壓力試驗 13\o"CurrentDocument"釜體的水壓試驗 13\o"CurrentDocument"水壓試驗壓力的確定 13\o"CurrentDocument"6.1.2水壓試驗的強(qiáng)度校核 13\o"CurrentDocument"6.1.3壓力表的量程、水溫 13\o"CurrentDocument"6.1.4水壓試驗的操作過程 13\o"CurrentDocument"夾套的液壓試驗 14\o"CurrentDocument"水壓試驗壓力的確定 14\o"CurrentDocument"6.2.2水壓試驗的強(qiáng)度校核 14\o"CurrentDocument"6.2.3壓力表的量程、水溫 14\o"CurrentDocument"6.2.4水壓試驗的操作過程 14\o"CurrentDocument"第7章攪拌器的選型 15\o"CurrentDocument"7.1攪拌槳的尺寸及安裝位置 15\o"CurrentDocument"7.2攪拌功率的計算 15\o"CurrentDocument"7.3攪拌軸的的初步計算 16\o"CurrentDocument"7.3.1攪拌軸直徑的設(shè)計 16\o"CurrentDocument"7.3.2攪拌抽臨界轉(zhuǎn)速校核計算 17\o"CurrentDocument"7.4聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計 17\o"CurrentDocument"結(jié)論 17\o"CurrentDocument"參考書目 18緒論反應(yīng)工程課程設(shè)計是《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》和《反應(yīng)工程》課程教學(xué)中綜合性和實踐性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實際的橋梁，是學(xué)生體察工程實際問題復(fù)雜性，學(xué)習(xí)初次嘗試反應(yīng)釜機(jī)械設(shè)計。化工設(shè)計不同于平時的作業(yè)，在設(shè)計中需要同學(xué)獨立自主的解決所遇到的問題、自己做出決策，根據(jù)老師給定的設(shè)計要求自己選擇方案、查取數(shù)據(jù)、進(jìn)行過程和設(shè)備的設(shè)計計算，并要對自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過反復(fù)的比較分析，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計。反應(yīng)工程是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計能力的重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在教師指導(dǎo)下，通過裸程設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生獨立地運用所學(xué)到的基本理論并結(jié)合生產(chǎn)實際的知識，綜合地分析和解決生產(chǎn)實際問題的能力。因此，當(dāng)學(xué)生首次完成該課程設(shè)計后，應(yīng)達(dá)到一下幾個目的：1、 熟練掌握查閱文獻(xiàn)資料、收集相關(guān)數(shù)據(jù)、正確選擇公式，當(dāng)缺乏必要的數(shù)據(jù)時，尚需要自己通過實驗測定或到生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行實際查定。2、 在兼顧技術(shù)先進(jìn)性、可行性、經(jīng)濟(jì)合理的前提下，綜合分析設(shè)計任務(wù)要求，確定化工工藝流程，進(jìn)行設(shè)備選型，并提出保證過程正常、安全可行所需的檢測和計量參數(shù)，同時還要考慮改善勞動條件和環(huán)境保護(hù)的有效措施。3、 準(zhǔn)確而迅速的進(jìn)行過程計算及主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算及選型。4、 用精煉的語言、簡潔的文字、清晰地圖表來表達(dá)自己的設(shè)計思想和計算結(jié)果?；ぴO(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計是一項很繁瑣的設(shè)計工作，而且在設(shè)計中除了要考慮經(jīng)濟(jì)因素外，環(huán)保也是一項不得不考慮的問題。除此之外，還要考慮諸多的政策、法規(guī)，因此在課程設(shè)計中要有耐心，注意多專業(yè)、多學(xué)科的綜合和相互協(xié)調(diào)。摘要：本選題為年產(chǎn)量為年產(chǎn)6500T的間歇釜式反應(yīng)器的設(shè)計。通過物料衡算、熱量衡算，反應(yīng)器體積為32.203m3、換熱量為OkmolIh。設(shè)備設(shè)計結(jié)果表明，反應(yīng)器的特征尺寸為高3430mm，直徑3200mm；夾套的特征尺寸為高2550mm，內(nèi)徑為3400mm。攪拌器的形式為圓盤式攪拌器，攪拌軸直徑60mm。在此基礎(chǔ)上繪制了設(shè)備條件圖。本設(shè)計為間歇釜式反應(yīng)器的工業(yè)設(shè)計提供較為詳盡的數(shù)據(jù)與圖紙。關(guān)鍵字：間歇釜式反應(yīng)器;物料衡算;熱量衡算;壁厚設(shè)計;

第1章設(shè)計任務(wù)及條件1.1設(shè)計任務(wù)及條件乙酸乙酯酯化反應(yīng)的化學(xué)式為：CH3COOH+C2H5OH=====CH第1章設(shè)計任務(wù)及條件1.1設(shè)計任務(wù)及條件乙酸乙酯酯化反應(yīng)的化學(xué)式為：CH3COOH+C2H5OH=====CH3COOC2H5+H2OABRS原料中反應(yīng)組分的質(zhì)量比為：A：B：S=l：2：1.35，反應(yīng)液的密度為1020kg/m3，并假定在反應(yīng)過程中不變。每批裝料、卸料及清洗等輔助操作時間為lh，每天計24h每年300d每年生產(chǎn)7200h。反應(yīng)在100°C下等溫操作，其反應(yīng)速率方程如下rR=k1(CACB－CRCS/K)[1]100C時，k]=4.76X10-4L/(mol?min),平衡常數(shù)K=2.92。乙酸的轉(zhuǎn)化率XA=0.45，反應(yīng)器的填充系數(shù)f=0.8,為此反應(yīng)設(shè)計一個反應(yīng)器。2.1原料的處理量根據(jù)乙酸乙酯的產(chǎn)量可計算出每小時的乙酸用量為6500x103Q=88x300；24；0.45=22797kmO1/h由于原料液的組成為1+2+1.35=4.35Kg單位時間的處理量22.797x60x4.35Q= =5.833m3/h010202.2原料液起始濃度22.797c= =3.910mol/LA0 5.83乙醇和水的起始濃度c=3.910x60x2=10.2mol/LB0 463.910x60x1.35c= =17.595mol/LS018將速率方程變換成轉(zhuǎn)化率的函數(shù)c二c(1-X)A A0 A二c-cXB0 A0 A=c+cXS0 A0 Ar=k(a+bX+cX2)c2A1AAA0

其中：ca二其中：ca二一bocA010.23.910二2.609cc 10.2 17.595b=一(1+—bo+so)=—(1+ + )=—5.150ccK 3.910 3.910x2.92A0A0c=1—-=1-丄=0.658k2.92Vb2—4ac=*(—5.150)2—4x2.609x0.658=4.4332.3反應(yīng)時間1kc1A1kc1A0fXAf dX0a+bX—+cX2AA1 (b+、b2—4ac)X+2aIn fkc b2—4ac (b—vb2—4ac)X+2a1A0 Af1 (—5.150+4.433)x0.45+2x2.609ln =205min4.76x10-4x3.910x4.433 (—5.150—4.433)x0.45+2x2.609205"60+1)=25.762m3205"60+1)=25.762m3V=Q(t+1)=5.833x(r00反應(yīng)器的實際體積25.7620.8=32.20325.7620.8=32.203m3第3章熱量核算3?1工藝流程反應(yīng)釜的簡單工藝流程圖3.2物料衡算根據(jù)乙酸的每小時進(jìn)料量為22.797kmol,在根據(jù)它的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)物的初始質(zhì)量比算出各種物質(zhì)的進(jìn)料和出料量，具體結(jié)果如下表:物質(zhì)進(jìn)料kmol/h出料kmol/h乙酸22.79712.538乙醇59.47049.211乙酸乙酯010.259水102.587112.8463.3能量衡算3?3?1熱量衡算總式Q+Q+Q二Q12 3 4式中：Q］進(jìn)入反應(yīng)器物料的能量，KJQ：化學(xué)反應(yīng)熱，KJ2Q：供給或移走的熱量，有外界向系統(tǒng)供熱為正，有系統(tǒng)向外界移去熱量為負(fù)，KJ3Q：離開反應(yīng)器物料的熱量，KJ43.3.2每摩爾各種物值在不同條件下的Cp,m值對于氣象物質(zhì)，它的氣相熱容與溫度的函數(shù)由下面這個公式計算c=A+BT+CT2+DT3⑵p,m各種液相物質(zhì)的熱容參數(shù)如下表[3]：液支相物質(zhì)的熱容參數(shù)物質(zhì)ABX103CX103DX103乙醇-67.444218.4252-7.297261.05224乙酸65.981.4690.15——乙酸乙酯155.942.3697-1.99760.4592水50.81112.12938-0.6309740.0648311由于乙醇和乙酸乙酯的沸點為78.5°C和77.2°C，所以：乙醇的c值p,mc =A+BT+CT2+DT3p,m(l,351.5K)=_67.4442+18.4252x10-1x351.5-7.29726x10-3x351.52+1.05224x10-5x351.53=-67.4442+647.64578-901.5929+456.9733=135.5820J?mol-1?K-1同理：乙酸乙酯的c值p,mc =A+BT+CT2+DT3p,m(l,350.2K)=155.94+2.3697x10-1x350.2-1.9976x10-3x3502+0.4592x10-5x3502=155.94+82.9395-244.9857+197.2197=191.1135J?mol-1?K-1水的c值p,mc =A+BT+CT2+DT3p,m(H2O,l,373K)=50.8111+2.12938x10-ix373-0.630974x10-3x3732+0.0648311x10-5x3733二50.8111+79.442659-87.78678+33.64418=76.111J?mol-1?K-1(3)乙酸的c值p,mc 二A+BT+CT2+DT3p,m(l,373K)=65.98+1.469x10-1x375-0.15x10-3x3752+0x3753二65.98+55.0875-21.0938+0=99.9737J?mol-1?K-13.3.3各種氣象物質(zhì)的參數(shù)如下表氣相物質(zhì)的熱容參數(shù)[4]物質(zhì)ABX103CX103DX103乙醇6.7318422.315286-12.116262.493482乙酸乙酯24.542753.288173-9.9263021.998997乙醇的c值p,mc =A+BT+CT2+DT3p,m(,g,373K)=6.731842+2.315286x10-1x373-12.11626x10-5x3732+2.493482x10-8x3733=6.731842+86.3602-16.8572+1.2940=77.5288J?mol-1?K-1乙酸乙酯的c值p,mc =A+BT+CT2+DT3p,m(g,373K)=24.54275+3.288173x10-1x373-9.926302x10-5x3732+1.998997x10-8x3733=24.54275+123.3065-13.8134+1.0374=135.0733J?mol-1?K-13.3.4每摩爾物質(zhì)在100C下的焓值(1)每摩爾水的焓值

AH=c TdT+AH=76.111x10-3x(373-298)+40.688rm(H2O) p"(h??！?373K) vapm298=40.3963KJ?mol-1同理：(3)每摩爾的乙醇的焓值351.5 373AH =c( )JdT+AH+c( )JdTrm(CH3CH2OH) p,m0H3CH2OH,l,351.5°C丿 vapm p,m0H3CH2OH,l,373°C丿298 351.5=135.5820x10-3x(351.5-298)+38.744+77.5288x10-3x(373-351.5)二7.2536+38.744+1.6669=47.6645KJ?mol-1(4)每摩爾乙酸的焓值H =c( dT=99.9737x10-3x(373-298)rm(CH3COOH) p,m^CH3COOH,l,373°C丿298=7.4980KJ?mol-1(5)每摩爾乙酸乙酯的焓值350.2 373AH 二c( )JdT+AH+c( )JdTrm(CH3COOOCH2CH3 p,m(CH3COOOCH2CH3,l,350.2°C vapm p,m(CH3COOOCH2CH3,l,373°C298 350.2=191.1135x10-3x(350.2-298)+30.539+135.0733x10-3x(373-350.2)二9.9761+30.539+3.0797=43.5948KJ?mol-13.3.5總能量衡算物質(zhì)

乙酸進(jìn)料kmol/h22.797物質(zhì)

乙酸進(jìn)料kmol/h22.797出料kmol/h12.538乙醇乙酸乙酯59.470乙醇乙酸乙酯59.470049.21110.259102.587112.846102.587Q=n xAH +HxAH+n xAH +1 CH3COOH r m(CH3COOH) H2O r m(H20) CH3CH2OH r m(CH3CH2OH)n xAHCH3COCH2CH3 rm(CH3COCH2CH3)

二22.797x103x7.4980+102.587x103x40.3963+59.470x103x47.6645+0x10343.5948二7149674.95(2)Q的計算2CHCOOH+CHOH=CHCOOCH+HO3 2 5 3 2 5 2Q=10.259x103x(AH+AH -AH +AH )2 rm(H2O) rm(CH3CH2OCCH3) rm(CH3CH2OH) rm(CH3COOH)二10.259x103x(40.3963+43.5948-7.4980-47.6645)二295752.607⑶Q4的計算Q=nixAH +ni xAH +nxAH4 CH3COOH r m(CH3COOH) CH3CH2OH r m(CH3CH2OH) H2O r m(H2O)+nl+nlCH3CH2OCCH3xAHrm(CH3CH2OCCH3)二12.538x103x7.4980+112.846x103x40.3963+49.211x103x47.6645+10.259x103x43.5948二7445427.56因為：Q+Q+Q=Q1 2 3 4即：7149674.95+295752.607+Q=7445427.563求得：Q=0kmol/h3Q3二0，故系統(tǒng)與外界無熱量交換，不需要換熱器。第4章反應(yīng)釜釜體設(shè)計反應(yīng)器的直徑和高度在已知攪拌器的操作容積后，首先要選擇罐體適宜的高徑比（H/Di）,以確定罐體的直徑和高度。選擇罐體高徑比主要考慮以下兩方面因數(shù)：1、 高徑比對攪拌功率的影響：在轉(zhuǎn)速不變的情況下，paD3（其中D—攪拌器直徑，P—i攪拌功率），P隨釜體直徑的增大，而增加很多，減小高徑比只能無謂地消耗一些攪拌功率。因此一般情況下，高徑比應(yīng)選擇大一些。2、 高徑比對傳熱的影響：當(dāng)容積一定時，H/D.越高，越有利于傳熱。3—1 高徑比的確定通常才用經(jīng)驗值表[6]種類罐體物料類型H/D.i一般攪拌釜液一固或液一液相物料1~1.3氣一液相物料1~2發(fā)酵罐類氣一液相物料1.7?2.5假定高徑比為H/Di=1.2，先忽略罐底容積兀 兀 HVq—DHq—D3——4i4i(D丿iD=3.24mi取標(biāo)準(zhǔn)D=3.2m-3200mmi表3—2 用標(biāo)準(zhǔn)橢球型封頭參數(shù)見表[8]公稱直徑（mm）曲面咼度（mm）直邊高度（mm）內(nèi)表面積（m2）容積（m3）32008004011.54.61筒體的高度3430mm32?2°3一4?61上二3.43m二3430mm3.22 兀釜體高徑比的復(fù)核HH+h3470二2二二1.08DD3200ii滿足要求

4.2筒體壁厚的設(shè)計4.2.1設(shè)計參數(shù)的確定表3—3反應(yīng)器內(nèi)各物質(zhì)的飽和蒸汽壓［9］物質(zhì)水乙酸乙醇乙酸乙酯飽和蒸汽壓(MPa)0.1430.080.3160.272該反應(yīng)釜的操作壓力必須滿足乙醇的飽和蒸汽壓所以去操作壓力P=0.4MPa,該反應(yīng)器的設(shè)計壓力P=l.lP=l.lX0.4MPa=0.44MPac該反應(yīng)釜的操作溫度為100°C，設(shè)計溫度為120°C。由此選用l6MnR卷制16MnR材料在120C是的許用應(yīng)力［。］t=170MPa焊縫系數(shù)的確定取焊縫系數(shù)?=1.0(雙面對接焊，100%無損探傷)腐蝕裕量C2=2mm4.2.2筒體的壁厚PD 0.44x3200計算厚度S= c_i 二 二4.1465mm[10]2訂①-P 2x170x1-0.44c鋼板負(fù)偏差C=0.8mm1設(shè)計厚度S二S+C二4.1465+2二6.1465mmd2名義厚度S二S+C+圓整二6.1465+0.8二7mmnd1按鋼制容器的制造取壁厚S二8mmn4.3釜體封頭厚計算厚度0.44x3200 二4.15mm計算厚度0.44x3200 二4.15mm2x170x1-0.5x0.44S= c——12laJt①-0.5Pc鋼板負(fù)偏差 C］二0.6mm設(shè)計厚度S=S+C=4.15+2=6.15mmd2名義厚度S=S+C+圓整=6.15+0.8=7mmnd1按鋼制容器的制造取壁厚S二8mmn第5章反應(yīng)釜夾套的設(shè)計5.1夾套DN、PN的確定夾套的DN由夾套的筒體內(nèi)徑與釜體筒體內(nèi)徑之間的關(guān)系可知D=D+200=3200+200=3400mmji夾套的PN由于壓力不高由設(shè)備設(shè)計條件可知，夾套內(nèi)介質(zhì)的工作壓力為常壓，取PN=0.25MPa,所以夾套的材料選用Q235—B卷制由于壓力不高Q235—B材料在120°C是的許用應(yīng)力［。］t=113MPa焊縫系數(shù)的確定取焊縫系數(shù)?=1.0（雙面對接焊，100%無損探傷）腐蝕裕量C2=2mm5.2夾套筒體的壁厚計算厚度. PDj 0.25X3400計算厚度S=c= =3.77mm2la1①-P 2x113x1-0.25c鋼板負(fù)偏差C1—0?8mm設(shè)計厚度S=S+C=3.77+2=5.77mmd2名義厚度S=S+C+圓整=5.77+0.8=7mmnd1按鋼制容中DN=3400mm的壁厚最小不的小于8mm所以取S=8mmn

5.3夾套筒體的高度”fV-v0.8x32.203-4.61H= = =2.63m-x3.224j--x3.224D24i5.4夾套的封頭5.4.1封頭的厚度夾套的下封頭選標(biāo)準(zhǔn)橢球封頭，內(nèi)徑與筒體(D.=3400mm)相同。夾套的上封頭選j帶折邊形的封頭，且半錐角Q=45。。計算厚度. PDj 0.25x3400S= c = =3.77mm2In①-0.5P2x113x1-0.5x0.25c鋼板負(fù)偏差C=0.8mm1設(shè)計厚度S二S+C二3.77+2二5.77mmd2名義厚度S=S+C+圓整二5.77+0.8二7mmnd1按鋼制容中DN=3400mm的壁厚最小不的小于8mm所以取S=8mmn帶折邊錐形封頭的壁厚考慮到風(fēng)頭的大端與夾套筒體對焊，小端與釜體筒體角焊，因此取封頭的壁厚與夾套筒體壁厚一致，即S二8mmn5.5傳熱面積校核由于反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量不僅能夠維持反應(yīng)的不短進(jìn)行，且會引起反應(yīng)釜內(nèi)的溫度升高。為防止反應(yīng)釜內(nèi)溫度過高，在反應(yīng)釜的上方設(shè)置了冷凝器進(jìn)行換熱，因此不需要進(jìn)行傳熱面積的校核。如果反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行的是吸熱反應(yīng)，則需進(jìn)行傳熱面積的校核。第6章反應(yīng)釜釜體及夾套的壓力試驗6.1釜體的水壓試驗6.1.1水壓試驗壓力的確定P二1.25PTc二1.25x0.44x1二0.55MPa6.1.2水壓試驗的強(qiáng)度校核P(D+S-C)T i n 2(S-C)n0.55x(3200+8-2.8)2x(8-2.8)二170MPa16MnR的屈服極限b二345MPas0.9b①二0.9x345x1二310.5MPas由b二170MPa<0.9b①二310.5MPaTs所以水壓強(qiáng)度足夠6.1.3壓力表的量程、水溫壓力表的最大量程：P表=2P=2x0.55=1.1MPa表 T或1.5Pt<PJ4Pt即0.825MPa<P<2.2MPaT 表T 表水溫25°C6.1.4水壓試驗的操作過程操作過程：在保持釜體表面干燥的條件下，首先用水將釜體內(nèi)的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.55MPa，保壓不低于30min，然后將壓力緩慢降至0.44MPa，保壓足夠長時間，檢查所有焊縫和連接部位有無泄露和明顯的殘留變形。若質(zhì)量合格，緩慢降壓將釜體內(nèi)的水排凈，用壓縮空氣吹干釜體。若質(zhì)量不合格，修補(bǔ)后重新試壓直至合格為止。水壓試驗合格后再做氣壓試驗。夾套的液壓試驗6.2.1水壓試驗壓力的確定P=1.25P=1.25x0.25x1=0.3125MPa且不的小于(p+0.1)=0.35MPa所以取Pt=0.35MPa=°35X(340°+=°35X(340°+8一2?8)=115MPa2x(8-2.8)P(Dj+S-C)T N—2(S-C)NQ235—B的屈服極限c=235MPa0.9c①二0.9x235x1=211.5MPas由c=115MPa<0.9c①二211.5MPaTs所以水壓強(qiáng)度足夠6.2.3壓力表的量程、水溫壓力表的最大量程：P表=2v=2x0.35=0.7MPa表 T或1.5Pt<PJ4Pt即0.525MPa<P<1.4MPaT 表T 表水溫25°C6.2.4水壓試驗的操作過程操作過程：在保持釜體表面干燥的條件下，首先用水將釜體內(nèi)的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.35MPa，保壓不低于30min，然后將壓力緩慢降至0.275MPa，保壓足夠長時間，檢查所有焊縫和連接部位有無泄露和明顯的殘留變形。若質(zhì)量合格，緩慢降壓將釜體內(nèi)的水排凈，用壓縮空氣吹干釜體。若質(zhì)量不合格，修補(bǔ)后重新試壓直至合格為止。水壓試驗合格后再做氣壓試驗。

第7章攪拌器的選型攪拌設(shè)備規(guī)模、操作條件及液體性質(zhì)覆蓋面非常廣泛，選型時考慮的因素很多，但主要考慮的因素是介質(zhì)的黏度、攪拌過程的目的和攪拌器能造成的流動形態(tài)。同一攪拌操作可以用多種不同構(gòu)型的攪拌設(shè)備來完成，但不同的實施方案所需的設(shè)備投資和功率消耗是不同的，甚至?xí)沙杀兜牟顒e。為了經(jīng)濟(jì)高效地達(dá)到攪拌的目的，必須對攪拌設(shè)備作合理的選擇。根據(jù)介質(zhì)黏度由小到大，各種攪拌器的選用順序是推進(jìn)式、渦輪式、槳式、錨式和螺帶式。根據(jù)攪拌目的選擇攪拌器的類型：均相液體的混合宜選推進(jìn)式，器循環(huán)量大、耗能低。制乳濁液、懸浮液或固體溶解宜選渦輪式，其循環(huán)量大和剪切強(qiáng)。氣體吸收用圓盤渦輪式最適宜，其流量大、剪切強(qiáng)、氣體平穩(wěn)分散。對結(jié)晶過程，小晶粒選渦輪式，大晶粒選槳葉式為宜。根據(jù)以上本反應(yīng)釜選用圓盤式攪拌器。7.1攪拌槳的尺寸及安裝位置葉輪直徑與反應(yīng)釜的直徑比一般為0.2~0.5[12，]一般取0.33，所以葉輪的直徑d=0.33D=0.33x3200=1056mm，取d=1000mm；i葉輪據(jù)槽底的安裝高度H=1.0d=1.0x1000=1000mm；1葉輪的葉片寬度W=0.2d=0.2x1000=200mm，取W=200mm；葉輪的葉長度l=0.25d=0.25x1000=225mm，取l=250mm；液體的深度斗=1.0H=3430mm；擋板的數(shù)目為4，垂直安裝在槽壁上并從槽壁地延伸液面上，擋板寬度W=0.1D=0.1x3200=320mmb槳葉數(shù)為6,根據(jù)放大規(guī)則，葉端速度設(shè)為4.3m/s，則攪拌轉(zhuǎn)速為:=1.52r/s取n=1.52r/s取n=1.5r/sn= =兀d3.14x1.07.2攪拌功率的計算采用永田進(jìn)治公式進(jìn)行計算：卩=2.157x10-4Pa/sd2npd2np1.02x1.5x10202.157x10-4=7.09x106>300F=nd=^5^=0.229[13]rg9.81由于R數(shù)值很大，處于湍流區(qū)，因此，應(yīng)該安裝擋板，一小車打旋現(xiàn)象。功率計算需要知e到臨界雷諾數(shù)R，用R代替R進(jìn)行攪拌功率計算。R可以查表[8]上湍流一層流大的轉(zhuǎn)ececeec折點得出。查表知：0=6.8所以功率：P=0pn3d5二0.68X1020x1.53x1.05二2.34KW，取P=3KW7.3攪拌軸的的初步計算7.3.1攪拌軸直徑的設(shè)計1）電機(jī)的功率P=3KW，攪拌軸的轉(zhuǎn)速n=90r/min，根據(jù)文獻(xiàn)[1]取用材料為1Cr18Ni9Ti，1°/m。由m二9.553x106P得:n利用截面法得：MTmax14m=9.553x106x =1.486x1061Cr18Ni9Ti，1°/m。由m二9.553x106P得:n利用截面法得：MTmax14m=9.553x106x =1.486x106N/mm=1486N/m9014=m=9.553 Nmm)90M由P=T<[T]maxWp得：W>9.553x106上=9.553x106xp n[