化学反应工程课程设计-年产7800吨乙酸乙酯反应器的设计

银川能源学院化学反应工程课程设计说明书成绩银川能源学院化学反应工程课程设计题目： 年产7800吨乙酸乙酯反应器的设计学生姓名 杨帅宁 学 号 1410140058 指导教师 刘荣杰 院 系 石油化工学院 专 业 能源化学工程 年 级 2014级 化学工程教研室制摘 要 乙酸乙酯是一类重要的有机溶剂。纯净的乙酸乙酯是一种无色透明的、具有刺激性气味的液体，是一类重要的有机化工基本原料，被广泛用于醋酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶、乙烯树脂、乙酸纤维树酯、合成橡胶、涂料及油漆等的生产过程中。目前，我国采用传统的方法制备,即以乙酸和乙醇为原料，浓硫酸为催化剂直接催化合成乙酸乙酯。由于催化剂浓硫酸的使用，反应易生成副产物乙烯，反应应在控制好温度的同时，一方面加入过量的乙醇，另一方面在反应过程中不断蒸出生成的产物和水，促进平衡向生成酯的方向移动。关键词：乙酸乙酯；有机溶剂；催化剂；副产物；AbstractEthyl acetate is an important organic solvent. Pure ethyl acetate ,which is a colorless and transparent liquid with a pungent odor, is a kind of important organic solvent and organic chemical raw material, and is widely used for cellulose acetate, ethyl cellulose, chlorinated rubber, vinyl resin, cellulose acetate resin, synthetic rubber, and the production process of paints and varnishes. At present, our country use the traditional method namely using acetic acid and ethanol as raw materials, concentrated sulfuric acid as catalyst to prepare for synthesis of ethyl acetate directly. Due to the use of concentrated sulfuric acid, the reaction is easily to product ethylene as a by-products , so the reaction should be in good control of temperature ,at the same time, add an excess of ethanol on the one hand, and steam out the produced products and water on the other hand, so as to facilitate the balance towards the produce of ester direction . Key Words：Ethyl acetate; Organic solvent; Catalyzer; By-products; 目录第1章 背景介绍11.1乙酸乙酯的性质与用途11.1.1理化特性11.1.2主要用途11.2国、内外产业状况21.2.1国外生产状况21.2.2国内生产状况2第2章 工艺设计方案32.1设计条件及任务32.1.1设计条件32.1.2设计任务32.2原料路线确定的原则和依据32.3物料计算及方案选择42.3.1 间歇进料的计算52.3.2 连续进料的计算62.4 设计方案的选择82.5工艺流程图8第3章 热量衡算93.1工艺流程93.2热量衡算总式93.3每摩尔各种物值在不同条件下的值93.4各种气相物质的参数103.5每摩尔物质在80下的焓值113.6总能量衡算113.7换热设计12第4章 反应釜体及夹套的设计计算134.1 筒体和封头的几何参数的确定134.1.1 筒体和封头的型式134.1.2 筒体和封头的直径134.1.3 确定筒体高度H134.1.4 夹套直径、高度的确定134.2 釜体及夹套厚度的计算144.2.1设备材料144.2.2 内压设计计算144.2.3 外压设计计算154.2.4 釜体封头壁厚计算154.2.5 夹套筒体壁厚设计计算164.2.6 夹套封头壁厚设计与选择164.2.7. 反应釜设计参数164.3 夹套式反应釜附属装置的确定164.3.1支座的选定164.3.2 人孔C：174.3.3 进口管选择174.3.4 进料管计算和选择174.3.5出料管计算184.3.6 温度计接管184.3.7 不凝气体排出管184.3.8 压料管18第5章搅拌器的选型195.1搅拌桨的尺寸及安装位置195.2搅拌功率的计算195.3搅拌轴的的初步计算205.3.1搅拌轴直径的设计205.3.2搅拌抽临界转速校核计算215.4联轴器的型式及尺寸的设计21第6章反应釜釜体及夹套的压力试验216.1釜体的水压试验216.1.1水压试验压力的确定216.1.2水压试验的强度校核216.1.3压力表的量程、水温216.1.4水压试验的操作过程216.2夹套的液压试验226.2.1水压试验压力的确定226.2.2水压试验的强度校核226.2.3压力表的量程、水温226.2.4水压试验的操作过程22第7章 车间设备布置设计227.1 给排水227.1.1 工厂给水227.1.2 工厂排水237.2污水处理237.3 排渣237.4供电与电讯237.4.1供电237.4.2电信247.5通风及空气调节247.5.1 通风及空调设置的原则247.5.2 采暖、通风及空调方案257.6 化验室257.7 维修257.7.1 机修257.7.2 电修257.7.3 仪表修理257.8 仓库26第8章 环境保护设计268.1 主要污染物268.2 设计依据268.3 设计方案268.3.1 工厂绿化268.4 通风及空气调节268.4.1通风及空调设置的原则268.4.1采暖、通风及空调方案278.5 厂址选择原则27第9章 结论与建议279.1 结论279.2 收获289.3 建议289.3.1 反应方面28参考文献28致 谢29附 录30银川能源学院化学反应工程课程设计说明书第1章 背景介绍1.1 乙酸乙酯的性质与用途1.1.1理化特性乙酸乙酯（ethyl acetate）分子式为CH3COOC2H5，无色易挥发液体有水果香味，熔点-83.6 ，沸点77.06 ，相对密度0.9003；微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂；与水或乙醇都能生成二元共沸混合物；与水的共沸混合物的沸点70.4，与乙醇的共沸混合物的沸点71.8 ，与水和乙醇还可以形成三元共沸混合物，沸点70.2 。在酸或碱的催化下，易水解成乙酸和乙醇；此外，还可发生自缩合等反应。1.1.2主要用途乙酸乙酯是应用最广泛的脂肪酸酯之一，具有优良的溶解性能，是一种较好的工业溶剂，已被广泛应用于醋酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶、乙烯树脂、乙酸纤维树脂、合成橡胶等生产，也可用于生产复印机用液体硝基纤维墨水，在纺织工业中用作清洗剂；在食品工业中用作特殊改性酒精的香味萃取剂，在香料工业中是最重要的香料添加剂，可作为调香剂的组分，乙酸乙酯也可用作粘合剂的溶剂，油漆的稀释剂以及作为制造药物、染料等的原料。制药 醋酸乙酯在制药行业用作溶剂，主要生产维生素E及一些医药中间体。我国是人口大国，人口净增长、人口老龄化问题都将增加对医药品的需求量。同时，随着我国加入世界贸易组织，医药出口量明显增加。化学原料药依然是我国医药商品出口的主要品种，产量与出口量快速上升，带动了醋酸乙酯消费。胶粘剂 胶粘剂的种类繁多，醋酸乙酯主要用于溶剂型胶粘剂，尤其是聚氨酯类胶粘剂。我国从20世纪50年代开始研制和开发聚氨酯胶粘剂，产量不断增大。从未来发展看，我国聚氨酯类胶粘剂的应用领域扩展很快，我国是世界上最大的制鞋国，目前虽有相当部分的制鞋企业以氯丁胶作为胶粘剂，但氯丁胶尽管有初粘性好、可冷粘、价格较便宜等优点，但其不耐增塑剂渗透，必须用苯类有毒溶剂等是其致命弱点，使得氯丁胶已经不适应制鞋工业的发展要求，国外的趋势是逐渐被聚氨酯胶粘剂所代替，欧美等发达国家80%90%的鞋用胶已经被聚氨酯类胶粘剂占领，国内也呈现这种趋势。近年来，东北、华北和华中等内地的鞋厂也开始使用，并有不断扩大的势头。另外，聚氨酯胶在建筑、高速公路、飞机跑道嵌缝材料、高层建筑玻璃密封材料等方面的应用也在不断增长。1.2 国、内外产业状况1.2.1国外生产状况近年来，世界乙酸乙酯的生产能力不断增加。2001年全球乙酸乙酯的生产能力只有125.0万吨，2006年生产能力增加到222.0万吨，2008年生产能力增加到约300.0万吨，同比增长约15.4%。其中北美地区的生产能力为26.6万吨/年，约占世界乙酸乙酯总生产能力的8.89%； 中南美地区的生产能力为12.0万吨/年，约占总生产能力的4.0%；西欧地区的生产能力为35.0万吨/年， 约占总生产能力的11.7%，亚太地区的生产能力为215.4万吨/年，约占总生产能力的71.8%； 世界其他国家和地区的生产能力为11.0万吨/年，约占总生产能力的3.7%。2010年醋酸乙酯的产能分布见下图1。 2010年世界乙酸乙酯产能分布图11.2.2国内生产状况近年来，随着我国化学工业和医药工业的快速发展，乙酸乙酯的生产发展很快。2003年生产能力只有54.0万吨，2006年增加到90.0万吨，2008年进一步增加到约150.0万吨，2003-2008年产能的年均增长率达到约10.8%。2005 年以前，我国是乙酸乙酯的净进口国，从2005年以后，随着我国乙酸乙酯生产能力和产量的大量增加，由净进口国转变为净出口国，2006年我国乙酸乙酯的净出口量为10.0万吨，约占国内总产量的15.87%。2008年净出口量达到18.28万吨，同比增长41.27%。近两年，我国乙酸乙酯的进口量逐年减少，2006 年进口量为0.96万吨，2008年下降到0.11万吨，同比下降约85.52%。2009年上半年进口量为0.03万吨，同比减少约57.14%。与此相反，我国醋酸乙酯的出口量却在逐年增加。2006年出口量超过10.0 万吨，达到10.94 万吨，2008年尽管受到全球金融危机的影响，但出口量仍高达18.39万吨，同比增长34.23%。2009年上半年出口量为8.73万吨，同比增长0.23%。第2章 工艺设计方案2.1设计条件及任务2.1.1设计条件1、生产规模：7800吨/年2、生产时间：连续生产8000小时/年,间歇生产6000小时/年3、物料消耗：按5%计算4、乙酸的转变化率：60%2.1.2设计任务乙酸乙酯酯化反应的化学式为： 催化剂为浓硫酸，硫酸量为总物料量的1%，乙醇过量，其动力学方程为： -。其中，乙酸：乙醇 = 1：5（摩尔比），反应物料密度为0.85，反应速度常数k=15.00L/（kmolmin）。2.2原料路线确定的原则和依据乙酸乙酯的合成路线主要有四种，即乙醛缩合法、乙酸酯化法、乙烯加成法和乙醇脱氢法。传统的乙酸酯化法工艺在国外被逐步淘汰，而大规模生产装置主要是乙醛缩合法和乙醇脱氢法，在乙醛原料较丰富的地区乙醛缩合法装置得到了广泛的应用。乙醇脱氧法是近年开发的新工艺，在乙醇丰富且低成本的地区得到了推广。最新的乙酸乙酯生产方法是乙烯加成法。（1）乙酸酯化法乙醇乙酸酯化法是由乙酸和乙醇在硫酸等催化剂作用下直接酯化成乙酸乙酯，常用的催化剂是浓硫酸。该工艺是目前国内广泛采用的生产工艺，浓硫酸有酸性强、吸水性强、性能稳定、价廉等优点。用浓硫酸作催化剂，也有其不可克服的缺点，即硫酸对设备的严重腐蚀。（2）乙醛缩合法乙醛缩合法是由两分子乙醛缩合成一分子乙酸乙酯，催化剂为乙醇铝、氯化铝及氯化锌等，反应温度为010oC。乙醛缩合法优点在于反应是在常压低温下进行，转化率和收率高，对设备要求不高，生产成本较酯化法低；缺点是受原料来源限制，仅适宜于乙醛资源丰富的地区。因催化剂乙醇铝无法回收，最后通过加水生成氢氧化铝排放，对环境有一定污染。（3）乙烯加成法乙烯与乙酸直接加成反应生产乙酸乙酯利用丰富的乙烯原料，原料利用合理，来源广泛，价格低廉，生产成本较低，且对合成乙酸乙酯具有较高的产率与选择性，既是一种原子经济型反应，又是一种环境友好型反应。缺点是此催化体系对设备腐蚀严重，投资成本高。（4）乙醇脱氢法脱氢法反应特点是：反应温和，各种反应条件变化弹性很大，工艺简单，容易操作。脱氢法优点：生产成本低，每吨乙酯副产氢气509m3，适用于氢气有用场合；基本无腐蚀和三废排放。脱氢法缺点：产品质量不如酯化法，只适用于大规模连续生产；技术较复杂，尚未成熟。2.3物料计算及方案选择表2.1 物料物性参数名称密度（80）熔点/oC沸点/oC黏度/mPa.s百分含量乙酸1.04516.71180.4598%乙醇0.810-114.178.30.5298%乙酸乙酯0.894-83.677.20.2598%表2.2 乙酸规格质量 一级二级外观 铂钴30号，透明液体无悬浮物KMnO4试验/min 5.0乙酸含量/%99.098.0甲酸含量/%0.150.35乙醛含量/%0.050.10蒸发残渣/%0.020.03重金属(以Pb计)/%0.00020.0005铁含量/%0.00020.00052.3.1 间歇进料的计算1、 流量的计算乙酸乙酯的流量乙酸乙酯的相对分子质量为88，生产流量为乙酸的流量 乙酸采用工业二级品（含量98%） 乙醇的流量乙酸：乙醇 =1：5（摩尔比），则乙醇的进料量为=520.34=101.7kmol/h 总物料量流量：=122.04硫酸的流量 总物料的质量流量 硫酸为总流量的1%，则5958.180.01=59.58， 硫酸的流量 = 0.608表2.3 物料进料量表名称乙酸乙醇浓硫酸流量kmol/h26.44132.20.792、反应体积及反应时间计算当乙醇过量时，反应物料密度为0.85,其反应速率方程-,当反应温度为80，催化剂为硫酸时，反应速率常数k=15.00=0.9 m3/(kmol.h)乙酸的初始浓度为 当乙酸转化率=0.60，反应时间t为 根据经验取非生时间，则反应体积 因装料系数为0.75，故实际体积 要求每釜体积小于5则间歇釜需2个，每釜体积V=4.95圆整，取实际体积。2.3.2 连续进料的计算1、流量的计算乙酸乙酯的流量 乙酸乙酯的相对分子质量为88，生产流量为乙酸的流量 乙酸采用工业二级品（含量98%） 乙醇的流量乙酸：乙醇 =1：5（摩尔比），则乙醇的进料量为 =515.25=76.25kmol/h 总物料量流量：=91.5硫酸的流量总物料的质量流量 硫酸为总流量的1%，则4467.170.01=44.67，硫酸的流量= 0.456 表2.4 物料进料量表 .名称乙酸乙醇浓硫酸流量kmol/h15.2576.250.4562、反应体积及反应时间计算当乙醇过量时，反应物料密度为0.85,其反应速率方程-,当反应温度为80，催化剂为硫酸时，反应速率常数k=15.00=0.9 m3/(kmol.h)乙酸的初始浓度为 对于连续式生产，采用两釜串联，系统为定态流动。恒容系统，不变 采用两釜等温操作，则 解得 所以 实际体积V=2.07 要求每釜体积小于5。所以采用一条的生产线生产即可，即两釜串联。连续性反应时间 2.4 设计方案的选择经上述计算可知,间歇釜进料需要5 反应釜2个,而连续性进料需2个2.0反应釜。根据间歇性和连续性反应特征比较，间歇进料需2条生产线，连续性需1条生产线，因此选择间歇生产比连续生产要优越许多。故而，本次设计将根据两釜串联的的间歇性生产线进行，并以此设计其设备和工艺流程图。2.5工艺流程图第3章 热量衡算3.1工艺流程3.2热量衡算总式式中：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，3.3每摩尔各种物值在不同条件下的值对于气象物质，它的气相热容与温度的函数由下面这个公式计算：各种液相物质的热容参数如下表： 表3.1 液相物质的热容参数物质AB10C103D105乙醇-67.44218.4252-7.297261.05524乙酸65.981.4690.15-乙酸乙酯155.942.3697-1.99760.4592水50.81112.12938-0.6039740.0648311由于乙醇和乙酸乙酯的沸点为78.3和77.2，所以：乙醇的值 乙酸乙酯的值 水的值 乙酸的值 3.4各种气相物质的参数表3.2 气相物质的热容参数物质AB101C105D108乙醇6.7318422.315286-12.116262.493482乙酸乙酯24.542753.288173-9.9263021.998997乙醇的值 乙酸乙酯的值 3.5每摩尔物质在80下的焓值每摩尔水的焓值每摩尔的乙醇的焓值每摩尔乙酸的焓值每摩尔乙酸乙酯的焓值3.6总能量衡算表3.3 物质进料物质进料出料乙酸20.3048.122乙醇101.789.518乙酸乙酯012.182水012.182 的计算的计算的计算因为：求得：=0，故应是外界向系统供热。3.7换热设计换热采用夹套加热，设夹套内的过热水蒸气由130降到110，温差为20。第4章 反应釜体及夹套的设计计算4.1 筒体和封头的几何参数的确定4.1.1 筒体和封头的型式 选择圆筒体，椭圆形封头。4.1.2 筒体和封头的直径反应物料为液夜相类型，由表H/Di=1.01.4 考虑容器不是很大，故可取H/Di=1.3，即由式 ，则 反应釜内径的估算值应圆整到公称直径DN系列，故可取1700 mm 。封头取相同内径。4.1.3 确定筒体高度H表4-1用标准椭球型封头参数表公称直径 曲面高度 直边高度 内表面积 溶积（mm） （mm） （mm） （） （）1700 425 40 3.34 0.734当时， 可查得椭圆形封头的容积为 V封 =0.734m 查得筒体1米高的容积V1米=2.017 m3 取 H = 1880mm 则 H/Di = 1880/17001.106 选取椭圆封头，其公称直径为1700mm，曲面高度为400mm，直边高度为425mm，容积为0.734 m34.1.4 夹套直径、高度的确定反应釜是进行化学反应的设备，在化学反应过程中常伴有放热和吸热，而且常常先加热以促进化学反应的进行，一旦反应开始往往又需要冷却，以调节温度维持反应的最佳条件，直到反应完毕又需要散热。因此，反应釜必须配备有加热和冷却的装置，以利维持最佳的工艺条件，取得最好的反应效果。反应釜的加热和冷却有多种方式，除最常用的夹套和蛇管外，还有釜式换热器和电感应加热等。其中以夹套和蛇管两种传热方式使用最为广泛。本设计先采用夹套传热，当需要的传热面积较大，而夹套传热不能满足时，再采用蛇管传热。夹套是在釜体的外侧用焊接或法兰连接的方式装设各种形状的钢结构，使其与釜体外壁形成密闭的空间，在此空间内通入加热或冷却介质，可加热或冷却反应釜内的物料。夹套的主要结构形式有整体夹套、型钢夹套、半圆管夹套和蜂窝夹套等，其适用的温度和压力不同。本设计采用整体夹套。而整体夹套的形式又包括圆筒形、U型、分段式、全包式夹套，本设计采用U型夹套。 根据筒体的内径标准，经计算查取，选取DN=1800mm的夹套。夹套封头也采用椭圆形并与夹套筒体取相同直径 。 夹套高度H2： ,式中为装料系数,=0.75,代入上式： 圆整取：。4.2 釜体及夹套厚度的计算4.2.1设备材料 根据设备的工作条件，可选择Q235A作为釜体及夹套材料，查得所选材料许用应力为：100 = 113 MPa4.2.2 内压设计计算根据工作条件，可选取P=0.2MPa为设计内压。 根据式（10-12）2筒体的设计厚度： 式中：d 圆筒设计厚度，mm ；Di 圆筒内径 ，mm ；P 内压设计压力，MPa ； 焊接接头系数，考虑到夹套的焊接取0.8；C2 腐蚀裕量，取 2 mm ；t材料许用应力：100 = 113 MPa 。考虑到钢板负偏差，初选C1 = 0.6 mm。 所以，内压计算筒体壁厚：3.88 + 0.6 = 4.48mm4.2.3 外压设计计算按承受0.25MPa 的外压设计设筒体的设计壁厚 = 7 mm ，并决定L/Do 、Do/ 之值：Do筒体外径，Do = Di + 2d =1700 +27 =1714 mm；L 筒体计算长度，L = H2 +h = 1400+425 =1541.6mm（h为封头的曲面高度），则：L/Do = ，Do/ = 244.8，经查得A = 0.00045，得 B = 65MPa ，则许用外压为：P = = = 0.265MPa 0.25MPa。可见， = 7 mm 满足0.25MPa外压稳定要求，考虑壁厚附加量C=C1+C2 = 0.6 +2 =2.6 mm 后，筒体壁厚n=+C=7+2.6=9.6 mm ，圆整到标准钢板规格,n 取 10 mm 。综合外压与内压的设计计算，釜体的筒体壁厚为10mm，经计算校核，满足设备安全要求。4.2.4 釜体封头壁厚计算 按内压计算：S封 = P = 0.2MPa, Di = 1700mm, = 0.8, t = 113Mpa, C = 0.6+2 = 2.6mm,代入得 因为釜体的筒体S筒釜= 10mm，考虑到封头与筒体的焊接方便，取封头与筒体厚度S封头= 10mm经采用图解法外压校核，由于PPT ，外压稳定安全，故用S封筒= 10 mm。 4.2.5 夹套筒体壁厚设计计算筒体的设计厚度： d =+ C2 =+ 2 4.35 mm 考虑到钢板负偏差，初选C1 = 0.6 mm 故夹套筒体的厚度为4.35+0.6 = 4.95mm，按钢制容中DN=1800的壁厚最小不得小于6mm，所以夹套筒体的厚度圆整到标准系列取6 mm。经校核，设备稳定安全。 4.2.6 夹套封头壁厚设计与选择S封夹= S封夹=+2.6 5.1 mm.圆整到规格钢板厚度，S封夹 = 6mm，与夹套筒体的壁厚相同，这样便于焊接。经校核，设备稳定安全符合要求。查取到夹套封头尺寸： 公称直径：1800mm，曲面高度：425mm，直边高度：40mm4.2.7. 反应釜设计参数表4.1 夹套反应釜的相关参数项目釜 体夹 套公称直径DN/mm17001800公称压力PN/MPa0.20.25高度/mm18801400筒体壁厚/mm106封头壁厚/mm1064.3 夹套式反应釜附属装置的确定4.3.1支座的选定 因发应釜需外加保温，故选B型悬挂式支座选：支座B4 JB/T 4735-924.3.2 人孔C：选用长圆型回转盖快开人孔 人孔PN0.6，400300 JB 579-79-14.3.3 进口管选择(1） 水蒸气进口管： 1084，L=200mm，10号钢 法兰：PN0.6 DN100 HG 20592-97(2） 冷却水出口管： 573.5，L=150 mm，无缝钢管 法兰：PN0.6 DN50 HG 20592-974.3.4 进料管计算和选择 (1）乙酸进料管 由，得 管径 根据管子规格圆整选用的无缝钢管，L=150mm 法兰：PN0.25 DN25 HG 20592-97(2)乙醇醇进料管 由，得 管径 根据管子规格圆整选用的无缝钢管，L=200mm 法兰：PN0.25 DN50 HG 20592-97(3) 浓硫酸进料管 由，得 管径 根据管子规格圆整选用的无缝钢管，L=100mm 法兰：PN0.25 DN10 HG 20592-974.3.5出料管计算 出料总质量流量 因密度，则体积流量为 因进料黏度低，选取管道中流速 则管径 根据规格选取573.5的无缝钢管 法兰：PN0.6 DN50 HG 20592-974.3.6 温度计接管 452.5，L=100mm，无缝钢管 法兰：PN0.25 DN40 HG 20592-974.3.7 不凝气体排出管 323.5，L=100 mm，无缝钢管 法兰：PN0.6 DN25 HG 20592-974.3.8 压料管 573.5，L=200 mm，无缝钢管 法兰：PN0.25 DN50 HG 20592-97第5章搅拌器的选型搅拌设备规模、操作条件及液体性质覆盖面非常广泛，选型时考虑的因素很多，但主要考虑的因素是介质的黏度、搅拌过程的目的和搅拌器能造成的流动形态。同一搅拌操作可以用多种不同构型的搅拌设备来完成，但不同的实施方案所需的设备投资和功率消耗是不同的，甚至会由成倍的差别。为了经济高效地达到搅拌的目的，必须对搅拌设备作合理的选择。根据介质黏度由小到大，各种搅拌器的选用顺序是推进式、涡轮式、桨式、锚式和螺带式。根据搅拌目的选择搅拌器的类型：均相液体的混合宜选推进式，器循环量大、耗能低。制乳浊液、悬浮液或固体溶解宜选涡轮式，其循环量大和剪切强。气体吸收用圆盘涡轮式最适宜，其流量大、剪切强、气体平稳分散。对结晶过程，小晶粒选涡轮式，大晶粒选桨叶式为宜。根据以上本反应釜选用圆盘式搅拌器。5.1搅拌桨的尺寸及安装位置叶轮直径与反应釜的直径比一般为0.2 0.5，一般取0.38，所以叶轮的直径，取d=700 mm叶轮据槽底的安装高度 ；叶轮的叶片宽度，取；叶轮的叶长度；液体的深度；挡板的数目为4，垂直安装在槽壁上并从槽壁地延伸液面上，挡板宽度桨叶数为6，根据放大规则，叶端速度设为4.3m/s,则搅拌转速为：5.2搅拌功率的计算采用永田进治公式进行计算：由于数值很大，处于湍流区，因此，应该安装挡板，一小车打旋现象。功率计算需要知到临界雷诺数，用代替进行搅拌功率计算。可以查表上湍流一层流大的转折点得出。查表知：6.8所以功率：，取5.3搅拌轴的的初步计算5.3.1搅拌轴直径的设计（1）电机的功率20 ，搅拌轴的转速120，根据文献取用材料为1Cr18Ni9Ti ， 40，剪切弹性模量8.1104，许用单位扭转角1/m。由得：利用截面法得：由 得：=搅拌轴为实心轴，则：= 36.7mm 取40mm（2）搅拌轴刚度的校核：由 刚度校核必须满足： ，即：=36.2mm所以搅拌轴的直径取40mm满足条件。5.3.2搅拌抽临界转速校核计算由于反应釜的搅拌轴转速=120200，故不作临界转速校核计算。5.4联轴器的型式及尺寸的设计由于选用摆线针齿行星减速机，所以联轴器的型式选用立式夹壳联轴节（D型）。标记为：40 HG 2157095。 第6章反应釜釜体及夹套的压力试验6.1釜体的水压试验 6.1.1水压试验压力的确定6.1.2水压试验的强度校核16MnR的屈服极限由所以水压强度足够。6.1.3压力表的量程、水温压力表的最大量程：=2=20.55=1.1或1.5PT P表4PT 即0.825MPa P表2.2 ， 水温5 6.1.4水压试验的操作过程操作过程：在保持釜体表面干燥的条件下，首先用水将釜体内的空气排空，再将水的压力缓慢升至0.55，保压不低于30，然后将压力缓慢降至0.44，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压将釜体内的水排净，用压缩空气吹干釜体。若质量不合格，修补后重新试压直至合格为止。水压试验合格后再做气压试验。6.2夹套的液压试验6.2.1水压试验压力的确定且不的小于（p+0.1）=0.35MPa，所以取6.2.2水压试验的强度校核屈服极限由于，所以水压强度足够。6.2.3压力表的量程、水温压力表的最大量程：P表=2=20.35=0.7或1.5PT P表4PT 即0.525MPa P表1.4 ， 水温5 6.2.4水压试验的操作过程操作过程：在保持釜体表面干燥的条件下，首先用水将釜体内的空气排空，再将水的压力缓慢升至0.35，保压不低于30，然后将压力缓慢降至0.275，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压将釜体内的水排净，用压缩空气吹干釜体。若质量不合格，修补后重新试压直至合格为止。水压试验合格后再做气压试验。第7章 车间设备布置设计7.1 给排水7.1.1 工厂给水本项目装置用水设置2个供水系统。即独立的生产、生活供水系统，消防水系统以及循环水系统。（1）生产、生活供水系统主要用于生活用水和各生产装置工艺水、地坪冲洗、循环水补充水、消防水池补水等。（2）循环冷却水系统本项目装置循环水用量为117152.8吨/年7.1.2 工厂排水本着清污分流的划分原则，结合厂外排水条件和满足环保要求。厂区排水系统划分为：（1）生产污水排水系统 各装置的生产污水收集后排入污水处理站。（2）生活污水排水系统 全厂生活污水汇集后经化粪池处理后排入厂内污水处理站处理。（3）生产净下水及雨水排水系统 厂内雨水、生产净下水及处理后的污水经W10管线收集重力排至工业园 区现有管线。7.2污水处理本项目需处理的污水主要来精馏塔废水及厂区生活污水和化验室污水，拟采用活性污泥法进行生化处理。处理流程采用活性污泥法进行生化处理。7.3 排渣工厂排出的废渣主要为锅炉煤渣和更换的失活催化剂，煤渣可作为原料出售给当地水泥厂，失活催化剂由专门厂家进行处理。废水自行处理排放，主要污染物为乙酸乙酯（24ppm）、乙醇（0.89%）、甘油（痕量）。7.4供电与电讯7.4.1供电1 设计范围本可行性研究范围为5044吨/年乙酸乙酯装置，主要包括：（1）生产装置：乙酸乙酯合成、加氢、乙酸乙酯精馏、萃取及回收、压缩、废水处理等；（2）公用工程设施：锅炉及供水系统、全厂总变及装置变配电等。电气可行性研究为上述内容的供、配电系统设计。2 供电电源本项目用电电源可由附近的电厂提供。3 主要电气设备材料选型本项目电气设备材料选型以安全可靠为原则，并考虑操作维护简单、产品节能、技术先进、价格合理。7.4.2电信1 电信设施主要内容：本项目电信设施主要主要包括：行政管理电话、生产调度电话、无线通讯、火灾自动报警系统等内容。2 电信设施方案（1）行政管理电话为了全厂行政管理和对外联络的需要，考虑用户数量和分布情况。在厂前区办公室内设一个电话总机站，厂区内需要行政电话约20门，拟设50门程控电话交换机及其设备一套。（2）生产调度电话由于生产管理机构设置情况，需要生产适度电话约8门，拟设20门程控电话交换机及其配套设备一套，作为全厂调度使用。（3）扩音呼叫/通话系统控制室为了和现场通讯联络，巡回检查时对通讯的要求，维修和安装调试有关岗位联络等要求，拟设扩音呼叫/通话系统及其配套设备一套，由5个呼叫通话站组成。（4）无线对讲电话在生产联系密切的固定或移动岗位，在噪声较大的环境，需要频繁、及时联系工作之处，拟设4对无线对讲电话机。（5）火灾自动报警系统为了防止火灾在厂内发生，能及时报告火灾信号，拟在全厂设置一套火灾自动报警系统，由火灾报警控制器、火灾自动探测器、手动报警按钮、线路等组成。（6）电信电路敷设均采用电信电缆桥架或埋地敷设。7.5通风及空气调节7.5.1 通风及空调设置的原则本项目工艺生产装置介质易燃、易爆、有毒，在有害介质有可能泄漏的房间拟设置通风机械进行强制通风，预防事故的发生。生产厂房内亦设置通风机械进行强制通风，以改善操作环境。控制室、化验室等处有精密仪器的房间，为保证仪表、精密仪器的可靠运行，室内需恒温恒湿，因此上述房间设置空调。现场休息小屋由于比较分散，故考虑设置空调。7.5.2 采暖、通风及空调方案本项目采暖热源采用0.2MPa（G）的蒸汽，冷凝水不回收直接排到下水道。化验分析室采用通风柜排风，每个通风柜单独设置一台风机，风机集中设置在楼顶上。控制室、车间分析用色谱仪室需恒温恒湿，故设置冷暖两制式空调进行空气调节，现场巡回工休息室设冷暖两制式空调，用于夏季供冷风，冬季供热风，保持室内在适应的温度。7.6 化验室化验室负责全厂的原料、产品化验分析，进行全厂产品的质量管理和检验，为各车间化验室配标准溶液，统一全厂的分析方法，校验车间的化验仪器等多项工作。化验室选用气相色谱仪进行化学分析。7.7 维修7.7.1 机修设置为车间维修，负责生产装置的维护、保养及小修、生产装置的年度中修、事故停车抢修。生产装置的定期大修部分工作由社会协作解决。7.7.2 电修为保证全厂电气设备的安全可靠运行，在厂内设置电修厂房。电修的主要任务是负责全厂电气设备，包括电力变压器、高低压电动机、高地压配电装置、控制柜及各种控制设备之元件的正常检修及试验；高低压电力电缆及架空线路的维护、检修和试验；电气仪表、继电保护装置以及可控硅、半导体设备和元件的维护、维修及调试。电修的规模议中小修为主。可视情况对某些设备进行大修、复杂及大型设备的大修可以通过外协解决。7.7.3 仪表修理计量器具的定期检验送当地主管计量部门检验。仪表修理负荷一次仪表、DCS、PLC及计算机系统备件的维修管理。7.8 仓库全厂性仓库共2处，分为全厂材料库材料库和化学品库，分别储存公用性的金属材料，机、电、仪备件，建材，保温、保冷材料，油品，劳保用品，行政办公用品，大小五金等。化学品、催化剂及油品贮存在化学品库。 第8章 环境保护设计8.1 主要污染物废水、废气、 噪声、固体废物8.2 设计依据根据中华人民共和国环境保护法的规定，本着“消除污染、保护环境、综合利用、化害为利”的方针，对经营过程中排出污染物质采取必要处理措施，使其达到规定排放标准，以实现净化环境的目的。本项目涉及的环境治理工程与生产线设备安臵及配套实施建设同时设计、同时施工、同时建成投入使用。8.3 设计方案8.3.1 工厂绿化本项目根据当地自然条件，工厂生产特点并结合全厂总平面布置进行绿化设计，厂区绿化面积约为13。厂前区为重点绿化、美化区，设置花坛，种植花卉，辅以草坪。沿工厂围墙四周、道路两侧及厂内适当的地点种植乔木、灌木、绿篱，为职工生产和生活创造良好的环境条件，以达到净化空气，保护环境，有益于人体健康的目的。绿化既要保护环境，防止污染，美化厂容，又不应妨碍生产操作，物料运输及防火要求。8.4 通风及空气调节8.4.1通风及空调设置的原则本项目工艺生产装置介质易燃、易爆、有毒，在有害介质有可能泄漏的房间拟设置通风机械进行强制通风，预防事故的发生。生产厂房内亦设置通风机械进行强制通风，以改善操作环境。控制室、化验室等处有精密仪器的房间，为保证仪表、精密仪器的可靠运行，室内需恒温恒湿，因此上述房间设置空调。现场休息小屋由于比较分散，故考虑设置空调。8.4.1采暖、通风及空调方案本项目采暖热源采用0.2MPa（G）的蒸汽，冷凝水不回收直接排到下水道。化验分析室采用通风柜排风，每个通风柜单独设置一台风机，风机集中设置在楼顶上。控制室、车间分析用色谱仪室需恒温恒湿，故设置冷暖两制式空调进行空气调节，现场巡回工休息室设冷暖两制式空调，用于夏季供冷风，冬季供热风，保持室内在适应的温度。8.5 厂址选择原则(1) 厂址应符合国家工业布局，城市或地区的规划要求； (2) 厂址宜选在原料、燃料供应和产品销售便利的地区； (3) 厂址应靠近水量充足、水质良好的水源地； (4) 厂址应尽可能靠近原有交通线（水运、铁路、公路），即交通运输便利地区； (5) 厂址地区应具有热、电的供应； (6) 选址时注意节约用地，不占用或少占用良田。厂区的大小、形状和其条件应满足工艺流程合理布置的需要，并应有发展的余地。 (7) 选址得注意当地自然环境条件，并对工厂投产后可能造成的环境影响做出预评价； (8) 厂址应避开低于洪水位或在采取措施后仍不能确保不受水淹的地段； (9) 厂址附近应建立生产污水和生活污水的处理装置； (10) 厂址应不妨碍或不破坏农业水利工程，就尽量避免拆迁。 第9章 结论与建议9.1 结论这次课程设计，经过两周时间，已经基本完成。在这次课程设计中遇到的难题，自己也通过各种学习途径有了解决。看到这份设计书能在预期内顺利完成，真的感到十分欣慰。同时，也享有付出就有收获的喜悦。我相信，努力终会有成果。乙酸乙酯的反应是一个成熟的有机工艺过程。在方案选择过程中，它很好的将间歇反应和连续性反应结合起来比较，这样掌握这部分知识就会更加容易，事实亦正是如此。通过这样与实际情况联系的学习，对以前许多比较抽象理论的理解会更加透彻。9.2 收获此次课程设计前，