反应釜设计作业.doc

1.1工艺条件 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。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，取，查资料得：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： 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： 1.2釜体设计 1.2.1釜体材料的选择 16MnR 它属于强度用钢，是345MPa级的低合金钢，具有良好的机械性能、焊接性能、工艺性能极低温冲击韧性。中低温时机械性能均优于Q235-A、15、20等碳素钢，使用温度在-40~475℃的场合，在石油化工设备、锅炉、压力容器中广泛使用。 鉴于16MnR能够满足材料的使用性能、工艺性能和经济性能，并且适合本次设备设计，所以本次设计釜体的材料选用16MnR。 1.2.2釜体结构型式的选择 筒体：圆柱形 罐底的结构形状：椭圆形 顶盖的结构形状：椭圆形 顶盖连接方法：可拆 换热器形式：U形夹套 1.2.3釜体直径及高度计算 ⑴釜体直径的计算 根据实践经验，集中反应釜的H/D如表3-1所示。 表1-1 反应釜的H/D值 种类 釜内物料类型 H/D 一般反应釜 液—液相或液—固相物料 1~1.3 气—液相物料 1~2 发酵罐类 气—液相物料 1.7~2.5 在确定反应釜直径及高度时，还根据反应釜操作时所允许的装料程度—装料系数η等予以综合考虑，通常装料系数η可取0.6~0.85；如果物料在反应过程中产生泡沫或成沸腾状态，应取较低值，一般为0.6~0.7；若反应状态平稳，可取0.8~0.85（物料粘度大时，可取最大值）。因此，釜体容积V与操作容积V应有如下关系：V=η V工程实际中，要合理选用装料系数，以尽量提高设备利用率。 对于直立反应釜来说，釜体容积通常是指圆柱形筒体及下封头所包含的容积之和，根据釜体容积V和物料性质，选定H/D值，估算筒体内径D。 = 可得 D=1620mm 式中：V—釜体容积，m3（本次设计的釜体容积为4m3）； H—筒体高度，m； D—筒体内径，m； H/D由表1.1得，并根据实际情况取H/D=1.2。 将计算结果圆整为标准直径，的D=1600mm。 ⑵釜体高度的计算 对于直立式反应釜，其圆柱部分筒体的高度H。 = 式中：V—釜体容积，m3（本次设计的釜体容积为4m3）； V—下封头所包含的容积，V=0.617m3；可从标准查得。 V—筒体每一米高的容积，V1=0.950m3；可从标准查得。 ⑶H/D校核： 所以合格 V1 ==3.141.61.61.7=3.416 m3 V= V1 + V=3.416 + 0.617 = 4.033 4 m3 所以釜体容积合理 ⑷釜体的装料量 η—装料系数且η取0.7； V—釜体容积； V = η V = 4.03 0.7 = 2.821 m3 1.2.4釜体厚度计算 由于釜内承受1.0Mpa压力，而夹套承受0.5Mpa压力，所以筒体的厚度有以下几种情况： 1. 只受1.0Mpa内压 确定壁厚 因为 = 1.1Pw = 1.1 1.0 = 1.1Mpa C=C+C=0.6+1.5=2.1 mm 将计算结果圆整，取 —设计压力； —筒体内径； —名义厚度； —有效厚度； 验算最小壁厚 对于压力较低的容器，按强度计算出来的壁厚很薄，往往会给制造和运输、吊装带来困难，为此对壳体元件规定了不包括腐蚀裕量的最小厚度。对于碳素钢、低合金钢制的容器，不小于3mm；对于高合金钢不小于2mm。 将计算结果圆整，