连续搅拌釜式反应器设计

1、学院：化工学院专业：化学工程与工艺目录一、设计任务.-0-二、确定反应器及各种条件.-1-三、反应釜相关数据的计算.-1-体积.-1-内筒的高度和内径.-2-3.内筒的壁厚.-2-四、夹套的计算.-3-1.夹套的内径和高度.-3-2.夹套壁厚.-3-五、换热计算.-3-1.所需的换热面积.-3-2.实质换热面积.-4-3.冷却水流量.-4-六、搅拌器的选择.-4-七、设计结果一览表.-4-八、参照文件.错误!不决义书签。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CA00.00175kmol/L。设计一反应器以达到要求。二

2、、确定反应器及各种条件采纳连续釜式反应器（CSTR），采纳螺旋导流板夹套，取XAf0.5，查文件资料得：可取反应温度为100，反应动力学方程为rAkCA2(k17.4L/(kmolmin)（A为乙酸）搅拌釜内的操作压力为pcr0.1MPa；夹套内为冷却水，入口温度为30，出口温度为40，工作压力pcr0.2MPa;反应方程为：三、反应釜相关数据的计算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。原料办理量：Q0910310.001753284.07L/h54.73L/min241160.5反应器出料口物料浓度：CACA0（1-XAf）0.00175(10.5)0.000

3、875kmol/L反应釜内的反应速率：rAkCA217.40.00087521.332105kmol/L空时：VrCA0CACA0XAf0.001750.565.69minQ0rA/rA1.332105理论体积：VrQ054.7365.693595.21L取装填系数为，则反应釜的实质体积为：Vr3595.214793.6L4.794m30.750.75内筒的高度和内径由于此反应为液液反应，故而取H/Di1.2筒体内径Di4V1.72m3H/Di圆整并查化工机械基础附录12，采纳筒体直径Di1600mm查得此时1m高的容积为V12.017m3，1m高的表面积为F15.03m2查适合DN1600m

4、m时，椭圆形封头曲面高度h1400mm，直边高度h240mm，内表面积Ah2.97m2，容积Vh0.617m3筒体高度HVVr2.06m圆整为V因此H/Di2.1/1.61.3在1的范围内，故而设计合理3.内筒的壁厚由于反应液有腐化性，故而采纳Q235-A为筒体资料；内筒受外压大于内压，故为外压容器；查得100时Q235-A资料的弹性模量Et2.03105MPa取有效壁厚6mm，负偏差C10.8mm，腐化浴度C22mme故名义厚度60.828.8mm外径D0160028.81617.6mmn临界长度Lcr1.17D0D01.171617.61617.62.1m为短圆8.825.66me筒临界压

5、力pcr2.59Et(e/D0)2.52.592.03105(6/1617.6)2.50.34MPaH/D02100/1617.6由于pc1.10.20.22MPapcr故设计合理n7.8mm四、夹套的计算夹套的内径和高度由于Di1600mm，因此DjDi1001700mm由于查化工机械基础附录中无1700mm公称直径，故而取Dj1800mm夹套高度Hj(Hi)有效VrVh3.5950.6171.48m圆整为Hj1.6m4Di241.622.夹套壁厚夹套为内压容器；同内筒相同，采纳Q235-A为夹套资料；查得在3070范围内许用应力t113MPa设计压力pc0.21.10.22MPa取0.8因

6、此：计算壁厚pcDj0.221800圆整为tpc21130.82.19mm20.222.2mm设计壁厚dC22.213.2mm名义壁厚ndC13.20.253.45mm即：夹套壁厚为五、换热计算所需的换热面积查得此反应的反应热rH3103KJ/Kmol因此热负荷QQ0CA0rH54.730.0017531034.8103W60由于本次反应传热为一边为恒温的传热，故：t1100C30C70Ct2100C40C60C依经验取K50W/(m2C)因此理论所需换热面积SQ4.81031.48m2Ktm50tm考虑15%的面积浴度，S1.15S1.71m2实质换热面积因此可知此反应釜的换热面积足够。冷却水流量冷却水的定性温度t(3040)/235C查得此时比热容为Cp4.174KJ/(KgC)Q因此冷却水的流量为Wc0.15Kg/s0.15L/sCp(4030)因此可知：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Di1600mm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，搅拌轴的公称直径为95mm七、设计结果一览表反应器种类CSTR3）内筒直径（mm）1