乙酸丁酯反应器的选型、设计与操作.doc

学 习 任 务 卡 代号：A0109 课程名称：化学反应过程与设备 项目：A01 1000吨/年乙酸丁酯反应器的选型、设计与操作 任务：A0107 1000吨/年乙酸丁酯反应器的优化 任务目标：按任务运行标准制定任务实施方案，并组织实施；提供报告等 任务描述：0107-1 要求在一连续操作管式反应器（PFR）中生产乙酸乙酯，其反应条件及产量同任务A0105—1,计算所需反应器有效体积;0107-2 化学反应过程的优化含义；0107-3 简单反应和复杂反应的优化目标；0107-4 反应器选择、设计和操作的优化核心；0107-5 分别采用1－CSTR、N－CSRR、PFR生产乙酸丁酯，在相同操作条件下，达到相同转化率，各反应器生产能力的比较 任务运行标准（考核点）： 任务点:1、能够用解析法计算乙酸丁酯反应器（PFR）的体积；2、能够用图解法计算乙酸丁酯反应器（PFR）的体积；3、能够说明化学反应过程的优化含义；4、能够说明简单反应和复杂反应的优化目标；5、能够说明反应器选择、设计和操作的优化核心；6、能够分析比较：分别采用1－CSTR、N－CSRR、PFR生产乙酸丁酯，在相同操作条件下，达到相同转化率，各反应器的生产能力大小 书写任务完成报告，能够完成5分钟的口头汇报。 资料来源参考：教材、《药厂反应设备及车间工艺设计》、《化学反应工程》（陈甘棠主编）、《化工工艺设计手册》等 任务完成情况自评 　 　 团队签名： 队长： 队员签名： 任务完成情况考评（依据任务中考核点及完成情况评定分数，并简单小结） 学习任务完成情况考评表 成绩比例％ 成绩项目 考核内容 成绩 60 报告内容 任务点1 解析法计算乙酸丁酯反应器（PFR）的体积 　 任务点2 图解法计算乙酸丁酯反应器（PFR）的体积 　 任务点3 化学反应过程的优化含义 　 任务点4 简单反应和复杂反应的优化目标 　 任务点5 反应器选择、设计和操作的优化核心 　 任务点6 各反应器的生产能力大小比较 　 20 关键能力 考核职业关键能力（见附表） 　 10 团队互评 考核学生在学习过程中的实际表现（见附表） 　 10 习惯态度 考核出勤率等 　 100 总计 　 　 小结： 　 　 　 教师签名： 0107-1 要求在一连续操作管式反应器（PFR）中生产乙酸乙酯，其反应条件及产量同任务A0105—1,计算所需反应器有效体积 根据活塞流反应器的特点，可取反应器中一微元段作物料衡算，然后沿管长对整个反应器积分，就可得到活塞流反应器的设计基础式。 FA = （FA ＋ dFA） + rA dVR + 0 又由于此反应为二级恒温恒容反应 ∴-r=kc 、c=c(1-x) 代入得：V= V= =v 由A0105—1中已知 2、图解法计算乙酸丁酯反应器（PFR）的体积 由c=c(1-x)，x=0.5得c=c(1-x)=1.8*(1-0.5)=0.9（kmol/ m3） 用Graph软件作图 管式反应器的图解计算示意图 然后计算（0.9,1.8）之间的面积 s=31.9283=31.9283min 0.532h 又∵V= V ∴V=1.376*0.5320.732（m3） 0107-2 化学反应过程的优化含义简单反应和复杂反应的优化目标反应器选择、设计和操作的优化核心反应器选择、设计和操作的优化核心能够分析比较：分别采用1－CSTR、N－CSRR、PFR生产乙酸丁酯，在相同操作条件下，达到相同转化率，各反应器的生产能力大小=kcA ，积分得 CA= CA= 乙醇和丁醇的相对分子质量分别是60和74，故得乙酸的初始浓度为 CA==1.74（kmol/m） 将反应速率常数k=0.0174m3/(kmol.min)和乙酸转化率达到x=0.5代入，得反应时间为 =33min=0.55h (2)计算反应器有效体积 要求每天生产1000/300x1000kg的乙酸丁酯，其相对分子量为116，平均每小时乙酸用量： =144（kg/h） 每小时需要处理的原料体积为 V=144x(1+)=1.376(m/h) 根据V=()=1.376x(0.55+0.5)=1.445m (3)计算反应器体积 根据装料系数定义，反应器体积为 V==2.41m3圆整为2.5 m3 2）N－CSTR（取N=2）=0.3