1、乙酸丁酯反应器的设计、操作与控制,第五组林长耀 王军曹润虎 邵丹徐建 黄奕,任务描述：,1、采用搅拌良好的一只釜式反应器连续生产乙酸丁酯，其反应条件及产量同任务A01041，计算该釜式反应器的有效体积；2、要求用两只串联使用的釜式反应器连续生产乙酸丁酯，要求第一只釜乙酸的转化率为32.3%，第二只釜乙酸的转化率为50%，反应条件和产量同A01041，分别计算这两只釜的有效体积。,任务要点,能够用解析法计算乙酸丁酯反应器（1CSTR）的有效体积； 能够用图解法计算乙酸丁酯反应器（1CSTR）的有效体积； 能够用解析法计算乙酸丁酯反应器（2CSTR）的有效体积； 能够用图解法计算乙酸丁酯反应器（2
2、CSTR）的有效体积。,反应器计算的基本内容,选择合适的反应器形式 根据反应系统动力学特性，如反应过程的浓度效应、温度效应及反应的热效应，结合反应器的流动特性和传递特性，如反应器的返混程度，选择合适的反应器，以满足反应过程的需要，使反应结果最优,确定最佳操作条件,操作条件，如反应器的进口物料配比、流量、温度、压力和最终转化率等，直接影响反应器的反应结果，也影响反应器的生产能力。对正在进行的装置，因原料组成的改变，工艺参数调整是常有的事。现代化大型化工厂工艺参数的调整，是通过计算机集散控制完成的。计算机收到参数变化的信息，并根据已输入的数学模型和程序，计算出结果，送给相应的执行机构，完成参数的调
3、整,计算完成生产任务所需的反应器体积,反应器体积的确定是反应器计算的核心内容。根据所确定的操作条件，针对所选定的反应器形式，计算完成规定生产能力所需的反应器有效体积，同时由此确定反应器的结构和尺寸。,用解析法计算乙酸丁酯反应器（间歇釜）（1CSTR）的有效体积,已知条件： 1、每天处理物料总体积V0（或反应物料每小时体积流量V0） 2、操作周期-指生产第一线一批料的全部操作时间，由反应时间（生产时间）T和非生产时间T组成 3、反应时间理论上可以用动力学方程式计算，也可根据实际情况定。设备装料系数-设备中物料所占体积与设备实际容积之比，其具体数值根据实际情况而改变,项目任务要求每天生产乙酸丁酯的
4、质量为：1000/300=3300(t),乙酸丁酯的相对质量分数为116. 则每小时的乙酸用量：3300/24*60/116*1/0.5=142.24(kg/h) 每小时需要处理的原料体积：V0=142*（1+74/60*5)*1/750=1.357(m3/h) 由 得反应器有效体积：VR=1.357*(0.5+0.57)=1.452(m3) 根据装料系数定义，反应器体积为： V=VR/0.6=2.42m3,图解法计算乙酸丁酯反应器（1CSTR）的有效体积,由任务一得动力学方程式为：(-r)=kC,取两台釜式反应器的体积相等，并假设每台釜的有效体积均为0.22 m，可得各平行操作线的斜率为-V
5、0/VRi=-1.373/0.22=-6.24以求得的通过CA= CA0=1.75先做第一釜的操作线CAA1并与OA曲线交与A1点，A1点横坐标CA1即为第一釜出口物料中反应物A的浓度，类似做第二，第三釜的操作线，出口浓度分别为CA2，CA3。从图中可见CA3=0.9与要求达到的转化率=0.5所对应的浓度值完全相等。所以两台釜的总有效体积为VR=0.22*2=0.44（m）,解析法计算乙酸丁酯反应器（2CSTR）的有效体积,解：,图解法计算乙酸丁酯反应器（2CSTR）的有效体积,由任务一得动力学方程式为：(-r)=KC2A,取两台釜式反应器的体积相等，并假设每台釜的有效体积均为0.18m，可得各平行操作线的斜率为-V0/VRi=-0.459/0.18=-6.24以求得的通过CA= CA0=1.18先做第一釜的操作线CAA1并与OA曲线交与A1点，A1点横坐标CA1即为第一釜出口物料中反应物A的浓度，类似做第二，第三釜的操作线，出口浓度分别为CA2，CA3。从图中可见CA3=0.87与要求达到的转化率=0.5所对应的浓度值完全相等。所以两台釜的总有效体积为VR=0.18*2=0.36（m）,
