化工反应工程反应器课程设计-年产80000t乙酸乙酯间歇釜式反应器设计.doc

, 化学反应工程课程设计 题 目 年产80000t乙酸乙酯间歇釜式反应器设计 系 别 化学与化工学院 专 业 应用化学 学生姓名 学 号 年级 指导教师 职称 副教授 2013 年 6 月 20 日 一、设计任务书及要求 1.1设计题目 80000t/y乙酸乙酯反应用间歇釜式反应器设计 反应方程式： 原料中反应组分的质量比：A：B：S=1：2：1。 反应液的密度为1020kg/,时被搅拌液体物料的物性参数为： 比热容为，导热系数，黏度。 （4）生产能力：t/y乙酸乙酯，年，乙酸的转化率为4℅。每批装料、卸料及清洗等辅助操作时间为1h。 （5）反应在100℃下等温操作，其反应速率方程如下 100℃时，平衡常数K=2.92。反应器填充系数取0.75。乙酸乙酯相对分子质量88乙酸相对分子质量60乙醇相对分子质量46水相对分子质量18（6）最大操作压力为。加热的方式为用夹套内的水蒸汽进行电加热。 2、反应器体积计算及高径比、直径等参数确定； 3、反应搅拌器设计； 4、其他配件； 5、带管口方位图的设备条件图绘制（不用绘制零件图，不用达到设备装配图水平）； 6、设计体会； 7、参考文献。 二、反应釜基本计算 常用反应器的类型有：①管式反应器；②釜式反应器；③有固体颗粒床层的反应器；④塔式反应器；⑤喷射反应器；⑥其他多种非典型反应器。如回转窑、曝气池等。 由于本设计是液液相反应，综合考虑以上反应器的处理能力以及其优缺点，选用釜式反应器。 反应器的操作方式包括间歇、连续、半连续。由于反应原料是混合加入，不采用半连续反应釜。因此，本设计的反应器在间歇反应釜和连续反应釜之间选择。 根据生产任务计算原料处理量t/y乙酸乙酯，年，乙酸的转化率为4℅。每小时乙酸需用量为： 式中：88为乙酸乙酯的相对分子质量。 由于原料种乙酸：乙醇：水=1：2：1，则1+2+1=4.35kg原料液中含1kg乙酸，可求单位时间的原料液量为： 式中，60为乙酸的相对分子质量。原料液的起始组成为： 乙醇与水的相对分子质量分别为46和18，通过乙酸的起始浓度和原料中各组分的质量比，可求出乙醇和水的起始浓度为： 采用间歇反应釜，假设每批装料、卸料及清洗等辅助操作时间为1h。求反应釜的实际体积为V，计算如下：因为 ，， ， 带入速率方程，整理后得： 其中，，，。 带入数据： ， 根据 求得反应时间 其中， 将有关数据带入上式得反应时间为： 所需的反应体积为： 通常反应器的装填系数η可取0.6-0.85。如果物料在反应过程中产生泡沫或沸腾状态，通常装填系数应取较低值，一般为0.60.7；若反应状态平稳，可取0.80.85（物料黏度大时，可取最大值）。本设计综合考虑反应物和生成物的物性参数，最终选用装填系数η=0.8。则反应器的实际体积为： （2）若采用连续釜式反应器生产乙酸乙酯，单位时间处理的原料量及原料组成如前计算所示。 乙酸的转化率可由反应速率方程球得，将其变换为转化率的函数有 将初始组成及反应速率及平衡常数K带入上式化简后得 根据可求得所需反应体积为 反应器的实际体积为： 由计算结果知：采用间歇操作所需的反应体积较之连续釜式反应器要小，故选用间歇式反应釜。 乙酸的进料量为，在根据它的转化率和反应物的初始质量比算出各种物质的进料和出料量，具体结果如下表： 表2-1 进料出料组成 物质 进料 出料 乙酸 乙醇 乙酸乙酯 0 .636 水 热量衡算公式： 式中： 进入反应器物料的能量， ：化学反应热， ：供给或移走的热量，有外界向系统供热为正，有系统向外界移去热量为负， ：离开反应器物料的热量， 表2-2 各物质的热容参数 物质 A B C D 乙醇 -67.4442 184.252 -7.29726 1.05224 乙酸 65.98 14.69 0.15 — 乙酸乙酯 155.94 23.697 -1.9976 0.4592 水 50.8111 21.2938 -0.630974 0.0648311 乙醇的乙醇的值为： 乙酸乙酯的值 水的值 乙酸的值 水在100℃时的焓值 乙醇在100℃时的焓值 乙酸在100℃时的焓值 乙酸乙酯在100℃时的焓值 则以上数据可计算热量。 由： 带入数据解得：  三、反应釜釜体的设计 将釜体视为筒体，本设