连续搅拌釜式反应器 设计.doc

1 - 学院：化工学院专业：化学工程与工艺 学院：化工学院 专业：化学工程与工艺 5 - 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 14643 一、设计任务 - 1 - 21663 二、确定反应器及各种条件 - 1 - 10040 三、反应釜相关数据的计算 - 1 - 20549 1.体积 - 1 - 1091 2.内筒的高度和内径 - 2 - 26054 3.内筒的壁厚 - 2 - 26611 四、夹套的计算 - 3 - 20412 1.夹套的内径和高度 - 3 - 26150 2.夹套壁厚 - 3 - 12169 五、换热计算 - 3 - 2987 1.所需的换热面积 - 3 - 29654 2.实际换热面积 - 4 - 5460 3.冷却水流量 - 4 - 29643 六、搅拌器的选择 - 4 - 23745 七、 设计结果一览表 - 5 - 27966 八、参考文献 - 5 - 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等于50%.其中原料中乙酸的浓度。设计一反应器以达到要求。 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：可取反应温度为100℃，反应动力学方程为（A为乙酸）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40℃，工作压力; 反应方程为： 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： 反应器出料口物料浓度： 反应釜内的反应速率： 空时： 理论体积： 取装填系数为0.75，则反应釜的实际体积为： 2.内筒的高度和内径 由于此反应为液—液反应，故而取 筒体内径 圆整并查《化工机械基础》附录12，选取筒体直径 查得此时1m高的容积为 ，1m高的表面积为 查得当时，椭圆形封头曲面高度，直边高度，内表面积，容积 筒体高度 圆整为2.1m 因此 在1~1.3的范围内，故而设计合理 3.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 取有效壁厚，负偏差，腐蚀浴度 故名义厚度 外径 临界长度 为短圆筒 临界压力 由于 故设计合理 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》附录中无1700mm公称直径，故而取 夹套高度 圆整为 2.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30℃~70℃范围内许用应力 设计压力 取 所以： 计算壁厚 圆整为 设计壁厚 名义壁厚 即：夹套壁厚为3.45mm 五、换热计算 1.所需的换热面积 查得此反应的反应热 所以热负荷 由于本次反应传热为一边为恒温的传热，故： 依经验取 所以理论所需换热面积 考虑15%的面积浴度， 2.实际换热面积 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 查得此时比热容为 因此冷却水的流量为 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： 选择的搅拌器功率为5.5KW，搅拌轴的公称直径为95mm 设计结果一览表 反应器类型 CSTR 实际体积（m3） 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（m2） 1.71 实际换热面积（m2） 11.01 冷却水流量（L/s） 0.15 换热系数（W/(m2·℃） 50