1、学院：化工学院专业：化学工程与工艺目 录一、设计任务 .- 1 -二、确定反应器及各种条件 .- 1 -三、反应釜相关数据的计算 .- 1 -1.体积 - 1 -2.内筒的高度和内径 - 2 -3.内筒的壁厚 - 2 -四、夹套的计算 .- 3 -1.夹套的内径和高度 - 3 -2.夹套壁厚 - 3 -五、换热计算 .- 3 -1.所需的换热面积 - 3 -2.实际换热面积 - 4 -3.冷却水流量 - 4 -六、搅拌器的选择 .- 4 -七、 设计结果一览表 .- 5 -八、参考文献 .- 5 - 1 -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
2、等于 50%.其中原料中乙酸的浓度 。设计一反应器以达到要求。l/L0.175kmoAC二、确定反应器及各种条件选用连续釜式反应器（CSTR） ，选用螺旋导流板夹套，取 ，查文献资料得：可5.0AfX取反应温度为 100，反应动力学方程为 （A 为乙酸）)min7.4L/(kol1( C2Akr搅拌釜内的操作压力为 ；夹套内为冷却水，入口温度为 30，出口温度为MPa1.0pcr40，工作压力 ;2r反应方程为： OHCHC OHCOHC 232232233 三、反应釜相关数据的计算1.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： 54.73L/min32
3、8.0/h0.17516249Q30 反应器出料口物料浓度： kol/08.)1(.-Af0A）（ XC反应釜内的反应速率： l/32.875.452kr空时： min69.10./QV5Af0A0r r理论体积： L2396.57.40r 取装填系数为 0.75，则反应釜的实际体积为： 3r 794.L6.4375.02139.V- 2 -2.内筒的高度和内径由于此反应为液液反应，故而取 2.1H/Di筒体内径 m72.1/4VD3ii圆整并查化工机械基础附录 12，选取筒体直径 m160i查得此时 1m 高的容积为 ，1m 高的表面积为312.0723.5F查得当 时，椭圆形封头曲面高度
4、，直边高度 ，60mDN4h1 40mh2内表面积 ，容积2h97.A3h.6V筒体高度 圆整为 2.1m.Hr因此 在 11.3 的范围内，故而设计合理316./2/Di3.内筒的壁厚由于反应液有腐蚀性，故而选用 Q235-A 为筒体材料；内筒受外压大于内压，故为外压容器；查得 100时 Q235-A 材料的弹性模量 MPa103.2E5t取有效壁厚 ，负偏差 ，腐蚀浴度6me8mC1 2mC故名义厚度 外径.28.0n 6.178.6D0临界长度 为短圆筒.2.58.176.17.D17.Le0cr 临界压力 MPa34.062/1)(.03.592H/)(E59.2p50.tcr 由于
5、故设计合理 crc pMPa.01. m8.7n- 3 -四、夹套的计算1.夹套的内径和高度由于 ，所以 由于查化工机械基础附录中 m160Di m170Dij无 1700mm 公称直径，故而取 8j夹套高度 圆整为48.6.14593V)H( 22hriij有 效 m6.1Hj2.夹套壁厚夹套为内压容器；同内筒一样，选用 Q235-A 为夹套材料；查得在 3070范围内许用应力 MPa13t设计压力 取a2.01.pc8.0所以：计算壁厚 圆整为m19.2.3.p2Dc tj m2.设计壁厚 2.1.C d名义壁厚 即：夹套壁厚为 3.45mm4501n五、换热计算1.所需的换热面积查得此反
6、应的反应热 KJ/mol103Hr所以热负荷 W108.4375.654Q3rA0 C由于本次反应传热为一边为恒温的传热，故： C610t 7310t 2- 4 -C64.9 7In10 tIt 21m依经验取 ) 5W/(K2所以理论所需换热面积 2m3 48.1t50.tSQ考虑 15%的面积浴度， 27.1.2.实际换热面积 S018.97.2615.03AHFShj1 实由此可见此反应釜的换热面积足够。3.冷却水流量冷却水的定性温度 C3540)/2(t查得此时比热容为 )g.17KJ(Cp因此冷却水的流量为 0.15L/s/.)304(Wpc Q由此可见：反应放热较少，所需的冷却水的量也比较少。六、搅拌器的选择由 查化工设计相关反应釜的技术指标可得： m160Di选择的搅拌器功率为 5.5KW，搅拌轴的公称直径为 95mm- 5 -7、设计结果一览表反应器类型 CSTR实际体积（m 3） 4.794 内筒直径（mm） 1600内筒高度（m） 2.1 内壁材料 Q235-A夹套直径（mm ） 1800 夹套高度（m） 1.6内筒壁厚（mm ） 7.8 夹套壁厚（mm） 3.45所需换热面积（m 2） 1.71 实际换热面积（m 2） 11.01冷却水流量（L/s） 0.15 换热系数（W/(m2）50
