連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì).

學(xué)院：化工學(xué)院 專業(yè)：化學(xué)工程與工藝 目 錄 一、設(shè)計(jì)任務(wù) - 1 - 二、確定反應(yīng)器及各種條件 - 1 - 三、反應(yīng)釜相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算 - 1 - 1.體積 - 1 - 2.內(nèi)筒的高度和內(nèi)徑 - 2 - 3.內(nèi)筒的壁厚 - 2 - 四、夾套的計(jì)算 - 3 - 1.夾套的內(nèi)徑和高度 - 3 - 2.夾套壁厚 - 3 - 五、換熱計(jì)算 - 3 - 1.所需的換熱面積 - 3 - 2.實(shí)際換熱面積 - 4 - 3.冷卻水流量 - 4 - 六、攪拌器的選擇 - 4 - 七、 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 - 5 - 八、參考文獻(xiàn) - 5 - 一、設(shè)計(jì)任務(wù) 某工段需要每天生產(chǎn)8噸乙酸丁酯。以乙酸和丁醇為原料，要求乙酸的轉(zhuǎn)化率大于等于50%.其中原料中乙酸的濃度。設(shè)計(jì)一反應(yīng)器以達(dá)到要求。 二、確定反應(yīng)器及各種條件 選用連續(xù)釜式反應(yīng)器（CSTR），選用螺旋導(dǎo)流板夾套，取，查文獻(xiàn)資料得：可取反應(yīng)溫度為100℃，反應(yīng)動力學(xué)方程為（A為乙酸）攪拌釜內(nèi)的操作壓力為；夾套內(nèi)為冷卻水，入口溫度為30℃，出口溫度為40℃，工作壓力; 反應(yīng)方程為： 三、反應(yīng)釜相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算 1.體積 由于該反應(yīng)為液相反應(yīng)，物料的密度變化很小，故可近似認(rèn)為是恒容過程。 原料處理量： 反應(yīng)器出料口物料濃度： 反應(yīng)釜內(nèi)的反應(yīng)速率： 空時： 理論體積： 取裝填系數(shù)為0.75，則反應(yīng)釜的實(shí)際體積為： 2.內(nèi)筒的高度和內(nèi)徑 由于此反應(yīng)為液—液反應(yīng)，故而取 筒體內(nèi)徑 圓整并查《化工機(jī)械基礎(chǔ)》附錄12，選取筒體直徑 查得此時1m高的容積為 ，1m高的表面積為 查得當(dāng)時，橢圓形封頭曲面高度，直邊高度，內(nèi)表面積，容積 筒體高度 圓整為2.1m 因此 在1~1.3的范圍內(nèi)，故而設(shè)計(jì)合理 3.內(nèi)筒的壁厚 由于反應(yīng)液有腐蝕性，故而選用Q235-A為筒體材料； 內(nèi)筒受外壓大于內(nèi)壓，故為外壓容器； 查得100℃時Q235-A材料的彈性模量 取有效壁厚，負(fù)偏差，腐蝕浴度 故名義厚度 外徑 臨界長度 為短圓筒 臨界壓力 由于 故設(shè)計(jì)合理 四、夾套的計(jì)算 1.夾套的內(nèi)徑和高度 由于，所以 由于查《化工機(jī)械基礎(chǔ)》附錄中無1700mm公稱直徑，故而取 夾套高度 圓整為 2.夾套壁厚 夾套為內(nèi)壓容器；同內(nèi)筒一樣，選用Q235-A為夾套材料； 查得在30℃~70℃范圍內(nèi)許用應(yīng)力 設(shè)計(jì)壓力 取 所以： 計(jì)算壁厚 圓整為 設(shè)計(jì)壁厚 名義壁厚 即：夾套壁厚為3.45mm 五、換熱計(jì)算 1.所需的換熱面積 查得此反應(yīng)的反應(yīng)熱 所以熱負(fù)荷 由于本次反應(yīng)傳熱為一邊為恒溫的傳熱，故： 依經(jīng)驗(yàn)取 所以理論所需換熱面積 考慮15%的面積浴度， 2.實(shí)際換熱面積 由此可見此反應(yīng)釜的換熱面積足夠。 3.冷卻水流量 冷卻水的定性溫度 查得此時比熱容為 因此冷卻水的流量為 由此可見：反應(yīng)放熱較少，所需的冷卻水的量也比較少。 六、攪拌器的選擇 由查《化工設(shè)計(jì)》相關(guān)反應(yīng)釜的技術(shù)指標(biāo)可得： 選擇的攪拌器功率為5.5KW，攪拌軸的公稱直徑為95mm 7、 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 反應(yīng)器類型 CSTR 實(shí)際體積（m3） 4.794 內(nèi)筒直徑（mm） 1600 內(nèi)筒高度（m） 2.1 內(nèi)壁材料 Q235-A 夾套直徑（mm） 1800 夾套高度（m） 1.6 內(nèi)筒壁厚（mm） 7.8 夾套壁厚（mm） 3.45 所需換熱面積（m2） 1.71 實(shí)際換熱面積（m2） 11.01 冷卻水流量（L/s） 0.15 換熱系數(shù)（W/(m2℃） 50