年产1500吨双酚A型环氧树脂工艺的设计说明

1、产1500吨双酚A型环氧树脂的工艺设计摘要：本设计采用一步法工艺生产双酚A型环氧树脂，即把环氧氯丙烷和双酚A在催化剂氢氧化钠作用下进展缩合，是在同一条件下进展开环和闭环反响的生产工艺，得到的是低分子量的液态环氧树脂。本文从合成工艺、生产技术、车间布置、环境保护等方面对年产1500吨的双酚A型环氧树脂进展了详细的设计与计算，设计容主要包括：工艺流程设计，工艺路线选择，生产过程物料衡算与能量衡算，工艺设备的选型与计算，车间布置设计，三废处理与其综合利用等。关键词：双酚A型环氧树脂；一步法；工艺设计ii/69Annualoutput1,500TonsBisphenolAEpoxyresinProce

2、ssDesignAbstract：Thedesignusesaone-stepprocesstoproducebisphenolAepoxyresins,epichlorohydrinandbisphenolAthatisundertheeffectofsodiumhydroxidecondensationcatalyst,theproductionprocessisperformedopen-loopandclosed-loopresponseunderthesameconditions,theobtainedlowmolecularweightepoxyresinisaliquid.Fro

3、mtheaspectsofthesynthesisprocess,productiontechnology,plantlayou,andenvironmentalprotectionontheannualoutputof1,500tonsbisphenolAresindetaildesignandcalculation,designshouldinclude：processdesign,processrouteselection,productionprocessmaterialbalanceandenergybalance,Selectionandcalculationofprocesseq

4、uipment,plantlayoutdesign,wastetreatmentandcomprehensiveutilization.KEYWORD：SBisphenolAepoxyresins;One-step;Workshopprocessdesign中文摘要英文摘要目录引言1环氧树脂开展史1双酚A型环氧树脂的特点和用途1双酚A型环氧树脂生产原料22表1.1环氧树脂的主要原材料与规格23双酚A型环氧树脂合成方法444工艺流程设计5工艺流程框图5工艺流程表达7物料衡算8计算条件与数据理8环氧树脂收集9缩合工段物料衡算：10回收过量环氧氯丙烷13热量衡算14对溶解釜进展热量衡算141418反

5、响阶段18脱苯所需热量计算2325脱苯用冷凝器冷却水用量计算设备选型26反响釜的设计2628282829303030接收的设计搅拌器的设计34脱苯用冷凝器的设计373738383939394040404141换热器核算41414243434445工厂布置设计48工厂设计的容与规4849厂址选择的依据和原那么车间的布置50505152给水、排水系统52电力供给与生产控制53535353三废处理与其综合利用54废水的处理55回收利用55废渣的处理56噪声56环氧树脂平安生产和相应的环境保护57环氧树脂平安生产和环境保护的重要性5757环氧树脂生产平安考前须知与相应劳动保护措施57585859591

6、引言环氧树脂开展史分子中含有两个或更多个环氧基团的树脂即为环氧树脂，它从创造到规模化生产经历了相当长的时间。早在十九世纪后期的1891年，德国人Lindmann就曾经把环氧氯丙烷和对苯二酚反响，缩聚成树脂并用酸酐使其得到固化，但其使用价值并没有被与时发现。到了二十世纪前期，一直没有人进展进一步的研究，当的时候已经到了1930年，在之后的1934年，Schlack把含有一个以上的环氧基团的化合物用胺类化合物聚合成高分子，并在德国公开发表专利。到了1938年，瑞士Pierrecastan和美国的发表的专利，可以看出，他们已经发现双酚A和环氧氯丙烷经过缩聚反响可以产生环氧树脂，再参加有机胺或邻苯二甲

7、酸盐就可以使树脂固化，并且它表现出优异的粘附性能。这些发现促使美国的DeVoe-Raynolds公司在1947年首次在工业中开场了环氧树脂的生产。瑞士CIBA公司，美国的Shell公司以与DeChemical公司也开场了环氧树脂的工业化生产，并在此根底上进展进一步的开发和应用工作。环氧树脂在浇铸，防腐蚀涂料，金属粘合剂，电绝缘性的应用等领域等都在1950取得了突破。环氧树脂作为一个行业蓬勃开展。我国从1958才开场对环氧树脂进展研究，但很快就投入了生产。在当前，双酚A型环氧树脂的产量占到了环氧树脂总产量的85%以上。双酚A型环氧树脂的特点和用途双酚A型环氧树脂是由双酚A和环氧氯丙烷在碱性条件下

8、经过缩合，经水洗、脱溶剂精制成的高分子化合物。通常根据环氧树脂分子量的上下，把它分为超高分子量树脂M=10万45万，高分子量树脂M=1400-8000中等分子量树脂M=400-1400丨和低分子量树脂MC400。双酚A型环氧树脂的性能，随分子量的升高也表现出一定的变化规律。规律1/69如下:分子量上升、环氧值降低、软化点上升、固化物硬度下降、羟基含量上升、固化物柔韧性增强、固化温度上升环氧树脂的固化在不同分子量时期主要作用的基团是不同的，在低分子量时主要是通过环氧基的反响，当随着分子量的逐渐增大时，羟基的作用逐渐增大，而环氧基的作用明显减小，所以超高分子量的环氧树脂不需要借助固化剂便可以形成坚

9、韧的涂膜。因为环氧树脂被称为人工橡胶，其制品具有良好的物理机械性能、电气绝缘性能等、耐化学药品性，故广泛应用于涂料、玻璃钢、胶黏剂、灌封、电子浇铸、层压板、包装等领域。1.3双酚A型环氧树脂生产原料表1.1环氧树脂的主要原材料与规格双酚A(BPA)228.29结晶体熔点：155.5C密度：1.195g/环氧氯丙烷ECH92.52外观：无色透明液体纯度：99.5wt%密度20C1.184g/1.180外观：白色粒状或粉状沸点：117.9C纯度：99.5wt%78.11馏程C：109112密度：0.8620.868g/沸点：80C氢氧化钠NaOH40.01FQ含量：0.003wt%密度：2.13g

10、/双酚A:白色片状或粒状的晶体，有毒，室温下轻微溶于苯、甲苯、二甲苯,溶解度随温度增加急剧增加，不溶于水，溶于醚、醇、丙酮和碱性溶剂。环氧氯丙烷：有仿氯气味，无色，有毒，不稳定，对眼睛有强烈的刺激，有麻醉性有潜在致癌性，微溶于水，可溶解于醚、醇与甲苯中。取样化验时，要取上层。氢氧化钠：白色半透明的晶状固态，具有强碱性，易溶于水，腐蚀性较强苯：无色有甜味的透明液体，难溶于水，但是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。1.4双酚A型环氧树脂合成方法双酚A型环氧树脂是在碱性催化剂（通常用NaoH）乍用下由环氧氯丙烷和双酚A经缩合而成，反响历程在学术界还没有统一的认识。但其

11、合成反响大体如下：开环反响：双酚A的羟基和环氧氯丙烷在碱的催化下，环氧基发生反响，生成端基为氯化羟基的化合物。2闭环反响：氯化羟基和NaOH发生反响，之后脱HCI形成环氧基。开环反响：新生成的环氧基和双酚A的羟基发生反响生成具有端羟基的化合物。开环反响：端羟基化合物和环氧氯丙烷进一步反响生成具有端氯化羟基的化合物。5闭环反响：生成的氯化羟基再NaOh反响，然后脱HCI生成环氧基。在环氧氯丙烷过量情况下，连续进展上述开环一闭环反响，最终即可得到端基为环氧基的双酚A型环氧树脂。由于双酚A型环氧树脂的反响历程较复杂，学术界尚有争论上述反响是缩聚过程中可能的主要反响。此外还可能有一些不可防止的副反响，

12、如酚羟基与环氧基的反常加成反响和环氧基的水解反映等。假设反响条件得到严格的控制（如投料配比、NaoH用量与投料快慢、反响过程的温度、加料顺序、原料纯度等等），畐阪响即可受到控制，就可获得预定相对分子质量的线型双酚A型环氧树脂。投料时调节双酚A与环氧氯丙烷的用量比，就可以制得平均相对分子质量不同的环氧树脂。液态双酚A型环氧树脂合成方法归纳起有两种：一步法和两步法。一步法可4/69分为一次加碱法和二次加碱法；二步法可分为间歇法和连续法目前低分子量液体环氧树脂和中分子量固体环氧树脂一般采用一步法工艺；高分子量环氧树脂采用两步法。二步法工艺的优点：与一步法相比，它具有设备少、生产工艺简单、无三废排放、

13、工时短、产品质量易调控等优点。但本设计产量低仍采用一步法。2工艺流程设计2.1工艺流程框图环氧氯丙烷NaOHV冷却洗涤产品图2.1工艺流程框图工艺流程表达在带有搅拌装置的反响釜参加双酚A与环氧氯丙烷，升温到70C,保温30分钟,使双酚A溶解,然后冷却降温到50C,于50C-55C下滴加第一批NaOH溶液，约4小时加完，然后升温到55C-60C,并保温4小时,使之充分反响.减压蒸馏回收还未反响的环氧氯丙烷,约2小时.使反响物冷却到65C下,参加苯，同时滴加第二批NaOH溶液,1小时滴加完，反响在65C-70C保温3小时.反响物冷却到40C以下时放入别离器中用热水洗涤，分出水层，直到环氧树脂的苯溶

14、液透明,环氧树脂溶液经过过滤器过滤进入储槽再去精制釜精制.先常压蒸馏,然后减压蒸馏,蒸出苯,蒸出的苯经过冷凝器进入苯回收器,树脂经过过滤器过滤进入储槽,得到产品.生产周期约16小时3物料衡算3.1计算条件与数据理1假设每年生产300天，那么每天的产量为:Md=1500-300=5t/d一天生产一批，分两釜进展，那么每釜的产量为m=5/2=2.5t2）原料单耗如下：表3.1工艺配方原料名称用量mol用量w双酚A1502环氧氯丙烷2.75565苯1.20224氢氧化钠2.422133.2环氧树脂收集环氧树脂进出料框图如下:环氧树脂苯NaCI水少量的碱和盐回收苯回收苯水与少量的碱和盐杂质3.1环氧树

15、脂回收进出料框图设环氧树脂的收率为95%最后得到的是99%勺环氧树脂99%勺环氧树脂产品：2500.00Kg进入别离器的纯环氧树脂质量：2500.00X99沧95%=2605.26Kg产品中的纯环氧树脂：2500X99%=2475.00Kg产品中的杂质：2500i%=25.00Kg由上计算得到物料衡算表表3.2环氧树脂回收衡算表输入物料质量Kg输出物料质量Kg纯环氧树脂2605.26环氧树脂纯物质2475.00杂质25.00未回收到105.26总计2605.26总计2605.263.3缩合工段物料衡算:环氧氯丙烷双酚A30%勺氢氧化钠反响环氧氯丙烷树脂与双酚A水、盐脚图3.2缩合工段物料衡算图

16、反响的总方程式为:O口H+(+2)I4aCL+(n+SjHjC由表3.1中双酚A和环氧氯丙烷的比值可知n=0设环氧氯丙烷的质量为x，氢氧化钠为y，双酚A为z,氯化钠为t，水为r那么xzy2605.26trx=1415.92Kgz=1746.86Kgy=612.31Kgt=894.36Kgr=275.47Kg双酚A的转化率为95%那么输入物质双酚A的：1746.86-95%=1838.8(kg环氧氯丙烷：1838.80-502X565=2069.57kg氢氧化钠：1838.80-502X213=780.21kg输出物质:双酚A:1838.80-1746.86=91.94kg环氧氯丙烷：2069.

17、57-1415.92=653.65kg氢氧化钠：780.21-612.31=169.90kg氯化钠：894.36kg水：275.47kg以上计算可得到以下物料平衡表表3.3缩合工段物料衡算表输入物质质量kg输出物质质量kg双酚A1838.80双酚A91.94环氧氯丙烷2069.57环氧氯丙烷653.65氢氧化钠780.21氢氧化钠169.90苯507.00苯507.00环氧树脂2605.26其中有105.26未回收到水275.47氯化钠894.36总计5195.58总计5195.583.4回收过量环氧氯丙烷环氧氯丙烷g冷凝器环氧氯丙烷g冷凝器环氧氯丙烷I图3.3环氧氯丙烷回收框图设冷却回收率为

18、97%:对于输入物料为一股：环氧氯丙烷：653.65kg对于输出物料为一股：环氧氯丙烷：653.65X97%=634.04cg由以上计算可得以下物料平衡表：表3.4回收物料平衡表输入物料质量kg输出物料质量kg环氧氯丙烷653.65回收环氧氯丙烷634.04未回收19.61总计653.65653.65收率：97%4热量衡算4.1对溶解釜进展热量衡算根据化学工程手册可知双酚A的溶解热可由下式估算：Hs1=Hm=TmK1/M在式中Hm-熔融热，kcal/kgTm-熔点KK1-系数M-分子量那么计算结果为：hs1=Hm=TmK,/M=157+273X13.5/228=25.46kcal/kg=106

19、.6kJ/kg那么单釜双酚A溶解时吸热量为:5i=hs1m=106.6X1838.80=1.96X10kJ釜向四周散失的热量计算公式为：Q3=F（Ttwt）X10-3其中F设备散热外表积，m22t散热外表向四周围介质的传热系数，W/m?Ctw散热外表的温度，Ct周围介质温度，C散热持续的时间，s假设取反响釜的R=0.7m，有效高度h=1.95m，那么t=250C，tw=700C=8.100.045twt=8.100.045X70-25=6.08W/mlC=1800s那么计算结果为：Q2=FT(twt)X10-3=8.57X6.08X70-25:X1800X10-33=2.74X10kJ原料升温

20、所需热量计算公式为：Q3=mCp,|T2T1n其中：Cp,|=xw,iCp,l,ii1T1=298.15KT2=343.15K定性温度：T=T1+T2/2=320.5K查得氢氧化钠在定性温度下的定压热容为：Cp=0.81kJ/(kgK)由化学工程手册可知：定性温度下的定压热容由Kopp规那么估算,其估算式为双酚A:Cp=nc/m=1.32kJ/(kg=1.32kJ/(kg?K)环氧氯丙烷：Cp=nG/M=29.7+2X28.3+24.9+29.7/92.52=1.52kJ/(kg?K)单釜原料中环氧氯丙烷、氢氧化钠和双酚A的质量百分含量分别为:Xw,环氧氯丙烷=2069.57/4688.58=

21、0.44XNaOH=780.21/4688.58=0.17Xw,双酚a=1838.80/4688.58=0.39n那么CpXw,iCp,i,ii1=0.44X1.52+0.17X0.81+0.39X1.32=1.32kJ/(kg?K)原料升温所需热量为：Q3=mCp,|T2T1=4688.58X1.32X50=3.09X105kJ那么溶解阶段所需热量为：Q=Q1+Q2+Q3=7.80X105kJ假设采用100C饱和水蒸气供热，冷凝为100C的饱和水，常压下水汽化热为2258kJ/kg，假设热量利用率为80%那么溶解阶段单釜加热水蒸气用量为：m=7.80X105十2258-0.8=431.41k

22、g物料溶解后在反响釜中可采用夹套通冷水的方法，由70E冷却至55C，假设冷却水的进口温度为25C，出口时的温度为40C。由WhCphT2)%Cpc(t2tj得冷却水用量为:WcWhCph(T2)Cpc(t2tj=4688.583.2(7555)=4.174(4025)=4792.67kg反响阶段(1)对反响热的衡算：根据化工数据环氧树脂(l)标准生成焓的估算式为:fHl=fHg,298-vH298由Joback法估算fHg,298如下:fHg,298=68.29+niHi=68.29+-1212.59=-1144.30kJ/mol由C-G法估算vH298如下：vH298=6.83+niHi+n

23、jHj=6.83+527.12-11.43=522.52kJ/mol那么fHl=fHg,298-vH298=-1144.30-522.52=-1666.82kJ/mol环氧氯丙烷(l)标准生成焓的估算式为：fHl=fHg,298-vH298由Joback法估算fHg,298如下：fHg,298=68.29+niHi=68.29+-207.20=-138.91kJ/mol由C-G法估算vH298如下：vH298=6.83+niHi+njHj=6.83+24.03+0=30.86kJ/mol那么fHl=fHg,298-vH298=-138.91-30.86=-169.77kJ/mol双酚A(c)标

24、准生成焓的估算式为：mH298fHc,298=fHl，298-mH298=fHg,298-vH298-由Joback法估算fHg,298如下：fHg,298=68.29+niHi=68.29+(-311.53)=-243.24kJ/mol由C-G法估算vH298如下：vH298=6.83+niHi+njHj=6.83+135.34+0=142.17kJ/mol由Joback-Reid法估算新298如下:mH298=-0.88+niHi那么=-0.880+27.72=26.84kJ/molfHc,298=fHg,298-vH298-mH298=-243.240-142.17-26.84=-412

25、.25kJ/mol查出或计算出了产物与反响物的标准生成焓如下:表4.1相关物质标准生成焓由此可计算出反响热为:产物fHm物料名称反响物fHmkJ/molkJ/molNaCI-411.12NaOH-425.60HO（l）-285.83环氧氯丙烷（l）-169.77环氧树脂（l）-1666.82双酚A（c）-412.25rHm=nifHm（产物）-口fHm（反应物）-1666.82-411.12X2-285.83X2-425.60X2-169.77X2-412.25=-1457.73kJ/mol双酚A和环氧氯丙烷的进料温度为55C系统反响温度也为55E计算输入焓如下：双酚A和环氧氯丙烷输入焓为：H

26、环氧氯丙烷，双酚A入=mCp,mT氢氧化钠的输入焓为:HNaOH入=mCp,mT=780.21X0.81X55-25=1.90X104kJH输入=H环氧氯丙烷，双酚A入+HNaOH水溶液，入=0+1.90X104=1.90X104kJ计算输出焓如下:H输出=mCp,m=2605.26X1.495+894.36X0.413+275.47X4.2+653.65X1.523+91.94X1.317X55-255=1.96X10kJ那么反响阶段放热量为:Q=H输出-H输入=1.96x105=1.96x1051.90 x10=1.77x105kJ反响放出的热通过夹套通冷水带出，如假设冷却水进口温度为25

27、r，之后出口温度为45C。由Q=WCpc(t2tj计算得反响阶段冷却水的用量为:WcQCpc(t2tj5=1.77104.174(4525)=2120.26Kg4.2脱苯所需热量计算假设双酚A环氧树脂与苯的混合物经过滤送入蒸发器后，升温到110C物料由于升温所需的热量可由下式计算:Q1=mCpt其中的其中的Cpxw,iCp,i查出计算出或查出环氧树脂和苯的平均定压比热容分别为：1.254kJ/(kgK)和1.868kJ/(kgK)，分别在系统中的质量百分数为:Xw,环氧树脂=2605.26/2605.26+507.00=0.84Xw,苯=507.00/2605.26+507.00=0.16那么

28、那么Cpxw,iCp,ii1=1.254X0.84+1.868X0.16=1.254X0.84+1.868X0.16=1.35kJ/(kg=1.35kJ/(kgK)物料升温所需热量为:Q1=mCpt2605.26+507.00X1.350X110-80=1.26X105kJ苯汽化所需的热量计算：苯在常压下汽化热为393.9kJ/kg苯汽化所需的热量为：Q2=507.00X393.9=1.99X105kJ那么脱苯时蒸发器所需的热量为:Q=Q1+Q2=1.26X105+1.99X105=3.25X105kJ单釜进料中脱苯所需的总热量为：5Q总=3.25X10X25=6.50X10kJ采用100C饱

29、和水蒸气供热，冷凝后为100C饱和水。常压下的水的汽化热为2258kJ/kg，假设热量利用率为80%那么脱苯时蒸发器加热水蒸气的用量为：6.510522580.8=359.83kg4.3脱苯用冷凝器冷却水用量计算假设冷却水进口时的温度为25C，出口时的温度为65E那么由Q2=WCCpc(t2t1)计算得脱苯时冷凝器中冷却水用量为：q2Wc-Cpc(t2ti)5=6.510=4.174(6525)=3893.15kg5设备选型5.1反响釜的设计物料体积计算：脱环氧氯丙烷前表5.1釜物料体积表物质质量m(kg)密度(kg/|)体积vI)双酚环氧氯丙烷氢氧化钠d=1532.33+1753.87+36

30、6.30=3652.5L考虑到双酚A加釜后体积增大，所以取装料系数n=0.75那么过V=Wn=3652.5/0.75=4870.00L脱环氧氯丙烷后表5.2釜物料体积表物质质量m(kg)密度（kg/l）体积V1）双酚A1838.801.201532.33环氧氯丙烷2069.571.181753.87苯507.000.88576.14氢氧化钠780.212.13366.30脱除的环氧634.041.18537.32氯丙烷因为溶解时体积变化较小可忽略不计，那么每釜物料体积为：Vd=1532.33+1753.87+576.14+366.30-357032=3691.32L考虑到实际溶解时双酚A和氢氧

31、化钠都是固体，反响起泡或沸腾的通常装料系数n可取0.60.7，反响较平稳的n应取值0.60.85。所以取装料系数n=0.8V=Wn=3691.32-0.8=4614.15L由上计算根据化工容器与设备简明设计手册，选公称容积为5m3的钢制机械搅拌容器，椭圆形底、盖，筒体径Di=1600mm,高度H=2410mm。由于物料对钢材腐蚀性不强，工作的温度为20C100C,不高于常压工作,t=113MPa=0.85（双那么可选用Q235-APc=1.1x0.1=0.11MPaDi=1600mm面焊对接接头，局部无损检测），取C2=4mmPcDj2tPc0.11160021130.850.11=0.92m

32、mSd=S+C2=0.92+4=4.92mm经查得：C1=0.25mmSd+C1=4.92+0.25=5.17mm取整后厚度为S=6mm，复验sx6%=6X6%=0.360.25故最后取C=0.25mm,该筒体可用6mm厚Q23AA钢板制作采用标准椭圆形封头，其厚度可按下式计算:PcDit20.5Pc式中Pc=0.11MPa式中Pc=0.11MPaD=1600mmt=113MPa=0.85；取C2=4mm那么0.111600=0.92mm=0.92mmSd=S+C2=0.92+4=4.92mmC1=0.25mmSd+C1=4.92+0.25=5.17mm圆整后取厚度为S=6mm,复验SX6%=

33、6X6%=0.360.25故最后取C=0.25mm,该封头可用6mm厚Q23AA钢板制作。式中Pt=1.25P=1.25X0.11=0.14MPa/t=1；P=Pc=O.IIMPs,S=Sn-C:=6-4.25=1.75mm,s=235MPa那么FT(DiSe)T2Se=0.14(16001.75)21.75=64.1MPa而0.9s=0.9X0.85X235=179.8MPa可见TV0.9s，所以水压试验强度足够。焊法兰。材料选Q235-A,根据4701-2000标准选用DN1600PN0.25:MPa的甲型平根据式根据式P(DiSJ2se夹套选用U型夹套，采用碳钢制造和釜体焊接。夹套的直径

34、选取依据化工设备机械根底课程设计指导书表4-3,那么选取夹套的直径Dg=Di+100，其中D为釜体径Di=1600mm,所以夹套径为1700mm夹套壁厚确实定夹套工作温度为100C，压力为常压，故材料可选用Q23AA。壁厚的计算TOCo1-5hz计算公式为：S穽2Pc=0.1117002113=0.97mmSd=S+C2=0.97+4=4.97mm查得C1=0.25mm+C1=4.97+0.25=5.22mm圆整后取厚度为Sn=6mm，复验SX6%=6X6%=0.360.25故最后取C=0.25mm,该筒体可用6mm厚Q23AA钢板制作。同理，封头材料也选用Q23AA,厚度为6mm夹套筒体和封

35、头的水压试验强度校核根据式Pt(DiSe)0.92Se式中Pt=1.25P=1.25X0.11=0.14MPa/式中Pt=1.25P=1.25X0.11=0.14MPa/=1；P=Pc=0.11MPa,Se=Sn-C=6-4.25=1.75mm,s=235MPa那么PT(DiSe)2se=0.14(17001.75)21.75=68.1MPa而0.9s=0.9X0.85X235=179.8MPa可见Tv0.9s,所以水压试验强度足够夹套高度的计算反响釜容积按下封头和筒体二局部容积之和计算查化工容器与设备简明设计手册可知，公称直径D=1600mm、高度H=2500mm的筒体容积为：2.011X2

36、.41=4.847m3;公称直径D=1600mm曲面高度为400mm直边高度为25mm壁厚为6mm的标准椭圆封头的容积为0.587m,那么反响釜容积为：V=4.847+0.587=5.43m3。夹套高度可由下式计算:H1VV寸V1式中：一一装料系数v反响釜容积，mV封封头容积，mVi一米高筒体的容积，m那么Hi=2.011=2.00m由以上计算可知反响釜的夹套最小高度为2.00m，筒体液面高度约2.00m。接收的设计(1)进料管原料进料管采用二45X3.5mm无缝钢管，管的一端切成45C，伸入反响器少许，配有平焊密封管法兰。萃取剂进料管采用二32X3.5mm无缝钢管，管的一端切成45C,伸入反

37、响器少许，配有平焊密封管法兰。出料管物料出料管采用二57X3.5mm无缝钢管，配有平焊密封管法兰。废水出料管采用二45X3.5mm无缝钢管，管的一端切成45C，伸入反响器少许，配有平焊密封管法兰。(3)夹套接收加热蒸汽入口管选用二45X3.5mm无缝钢管。冷凝水出口管选用二45X3.5mm无缝钢管。搅拌器的设计以液体为主的搅拌操作中，常将被搅拌物料分为液-液，汽-液，固-液，汽-液-固四种情况，搅拌操作既可以看做是一种独立的流体力学畴单元操作，用以促进物料混合为主要的目的；往往又是完成其它的单元操作的必要手段，用以促进传热、传质和化学反响等为主要的目的。搅拌过程所涉与的流体的流动、传质、传热等

38、影响因素繁多。流动状态、密度、黏度或黏度差、非牛顿流体的流变性、外表力以与几何因素等都是影响因素,其中粘度的影响是最大的。取整个反响器中的液体密度为p=1200kg/m3，粘度为卩=0.58Pas。查表选定D/T=0.4,T=2200,得D=0.88m取搅拌等级为6级，那么根据化工原理中对应表可知搅拌等级为6时的总体流速=11m/min。那么搅拌桨叶排出流量qd=11x=41.79m/min搅拌转速公式:搅拌转速公式:N=qdNqdD3假设在湍流区，Re104,由D/T=0.4，根据排量与搅拌雷诺数的关系图，可知Nd=0.69o那么N=88.90r/min此时雷诺数：22K1ND_1200(8

39、8.9/60)0.88，NRe2373.40.58可查得Nq=0.46,重新计算转速N=N=NqdD341.790.460.883=133.3r/min22此时雷诺数：2e=匹=1200（133.3/6）O88=3560.200.58可查得Nq=0.5，重新计算转速N=鱼二41.793=122.7NqdD30.50.88322此时雷诺数：2e=匹=1200（122.7/60）.88=3275.40.58此时读出Nq=0.5，与上一个设定的Nq相近，故搅拌桨叶流速可确定为N=122.7r/min=2.0r/s搅拌功率的计算公式为P=Npn3d5其中Np功率准数；n搅拌器转速；P流体密度；d搅拌器

40、直径综上知区域流动状态为湍流，其功率曲线呈水平直线，此时功率准数Np为常数，P=KpND设桨叶为六叶平直涡轮，查聚合反响工程根底第五章表5-1得：K=3.82，3535另E么：P=Npnd=3.82X1200X2X0.88=19352.98W19Kw表5.2反响釜尺寸表项目规格/条件釜压力常压釜外压力常压釜温度v70C夹套温度25C换热型式夹套换热介质冷水筒体高度2410mm筒体直径1600mm筒体壁厚6mm封头厚度6mm夹套咼度2000mm夹套直径1700mm夹套壁厚6mm封头直边高度25mm封头曲面咼度400mm封头容积30.587m反响釜容积5.43m3反响釜材料不锈钢表5.3搅拌器设计

41、表项目规格/条件桨叶直径0.88m桨叶转速2r/s桨叶数6功率19Kw5.2脱苯用冷凝器的设计本设计采用的管壳式换热器也称列管式换热器结构巩固，并可承受较高的压力，其制造工艺较成熟，适应性大、材料围广等优点，因而目前仍是炼油、化工与石油化工生产中的主要设备。固定管板式换热器是管壳式换热器中的一种，其设备结构简单，每根管子都能单独更换和清洗，在同样的壳径，布管是最多的，管板由管子支撑，在各种管壳式换热器中其管板较薄，也是管壳式换热器中造价最低的一种，因此得到广泛应用。苯的定性温度为:80(g)80(I)37/69冷却水的定性温度为:25652平均温度较小，所以选择固定式列管换热器，该设计任务的热流体为苯的蒸气,冷流体为水，为使热流体通过壳壁向空气中散热，提高冷却效果，令苯和水的蒸气走壳程，冷却水走管程。苯的汽化热为：394.66kJ/kg冷凝苯所需热量为：Q1=507.00X394.66=2.00XIQ4kJ暂按单壳程、四管程考虑，逆流时平均温度差:苯蒸气80Cg-80Cl冷却水65E25Ct15C55Ct2t15515=30.8Cin5515因壳程为蒸气，t=1，选用单壳程可行ReQCptdui2.00104=155.57kg0.80110=12430.70.0