年产6000吨乙酸乙酯间歇反应釜设计_毕业设计

主要符号一览表

V——反应釜的体积 t——反应时间

cA0——反应物A的起始浓度 cB0——反应物的B起始浓度

cS0——反应物S的起始浓度

f——反应器的填充系数

Di——反应釜的内径

H——反应器筒体的高度

h2——封头的高度

P——操作压力 Pc——设计压力 φ——取焊缝系数

[σ]t——钢板的许用应力 C1——钢板的负偏差 C2——钢板的腐蚀裕量 S——筒壁的计算厚度

Sd——筒壁的设计厚度 Sn——筒壁的名义厚度

Hj——反应器夹套筒体的高度

V——封头的体积

PT——水压试验压力

Dj——夹套的内径

1

Q——乙酸的用量

Q0——单位时间的处理量

第1章 设计任务及条件

乙酸乙酯酯化反应的化学式为：

CH3COOH+C2H5OH=====CH3COOC2H5+H2O A B R S

原料中反应组分的质量比为：A：B：S=1：2：1.35，反应液的密度为1020Kg/m3，并假定在反应过程中不变。每批装料、卸料及清洗等辅助操作时间为1h，每天计24h每年300d每年生产7200h。反应在100℃下等温操作，其反应速率方程如下

rR=k1(CACB－CRCS/K) [1]

100℃时，k1=4.76×10-4L/(mol·min),平衡常数K=2.92。乙酸的转化率XA=0.6，反应器的填充系数f=0.8，为此反应设计一个反应器。

第2章 工艺设计

2.1原料的处理量

根据乙酸乙酯的产量可计算出每小时的乙酸用量为

6?103?103Q??15.783kmol/L

88?300?24?0.6由于原料中反应组分的质量比为：A：B：S=1：2：1.35 取乙酸的质量为一份则：反应物共1+2+1.35=4.35份 单位时间的处理量

15.783?60?4.35Q0??4.309m3/h

10202.2原料液起始浓度

cA0?

15.783?3.908mol/L 4.3092

乙醇和水的起始浓度

3.908?60?2cB0??10.2mol/L

463.908?60?1.35cS0??17.59mol/L

18将速率方程变换成转化率的函数

cA?cA0(1?XA) cR?cA0XA

cB?cB0?cA0XA

cS?cS0?cA0XA

22rA?k1(a?bXA?cXA)cA0

其中：a?cB010.2??2.61 cA03.908cB0c10.217.59?S0)??(1??)??5.15 cA0cA0.K3.9083.908?2.92b??(1?c?1?11?1??0.6575 K2.92b2?4ac?(?5.15)2?4?2.61?0.6575?4.434

2.3反应时间

t?1k1cA0?XAf0dXA 2a?bXA?cXAln|(b?b2?4ac)XAf?2a(b?b?4ac)XAf?2a2?1k1cA0b?4ac2|

?1(?5.15?4.434)?0.6?2?2.61ln?267min ?44.76?10?3.908?4.434(?5.15?4.434)?0.6?2?2.612.4反应体积

Vr?Q0(t?t0)?4.039?(267?1)?22.013m3 60反应器的实际体积

V?Vr22.013??27.52m3 f0.8

第3章 热量核算

3.1工艺流程

反应釜的简单工艺流程图

3.2物料衡算

根据乙酸的每小时进料量为23.675kmol/h，在根据它的转化率和反应物的初始质量比算出各种物质的进料和出料量，具体结果如下表： 物质 进料kmol/h 出料kmol/h 15.783 6.313 乙酸 乙醇 乙酸乙酯 水 41.173 0 71.02 31.703 9.47 80.49 3.3能量衡算

3.3.1热量衡算总式

Q1?Q2?Q3?Q4

式中：Q1进入反应器无聊的能量，KJ

Q2：化学反应热，KJ