乙酸乙酯間歇反映釜工藝設計說明書目錄TOC\o"1—3"\h\z\u_Toc"摘要4一．設計條件和任務5二.工藝設計6HYPERLINK\l”_Toc”1。原料的解決量7HYPERLINK\l”_Toc”2。原料液起始濃度7HYPERLINK\l”_Toc"3.反映時間8HYPERLINK\l”_Toc"4。反映體積8_Toc"1.物料衡算93.換熱設計12_Toc"1。反映器的直徑和高度132。筒體的壁厚143.釜體封頭厚度15HYPERLINK\l”_Toc"五.反映釜夾套的設計15HYPERLINK\l”_Toc”1。夾套DN、PN的擬定152.夾套筒體的壁厚16HYPERLINK\l”_Toc"3.夾套筒體的高度16HYPERLINK\l”_Toc"4.夾套的封頭厚度16HYPERLINK\l”_Toc”六.攪拌器的選型17_Toc”3.攪拌軸的的初步計算19結論19_Toc”參考書目22前言反映工程課程設計是《化工設備機械基礎》和《反映工程》課程教學中綜合性和實踐性較強的教學環(huán)節(jié),是理論聯(lián)系實際的橋梁,是學生體察工程實際問題復雜性，學習初次嘗試反映釜機械設計?；ぴO計不同于平時的作業(yè)，在設計中需要同窗獨立自主的解決所碰到的問題、自己做出決策，根據(jù)老師給定的設計規(guī)定自己選擇方案、查取數(shù)據(jù)、進行過程和設備的設計計算,并要對自己的選擇做出論證和核算，通過重復的比較分析，擇優(yōu)選定最抱負的方案和合理的設計。反映工程是培養(yǎng)學生設計能力的重要實踐教學環(huán)節(jié)。在教師指導下，通過裸程設計，培養(yǎng)學生獨立地運用所學到的基本理論并結合生產(chǎn)實際的知識，綜合地分析和解決生產(chǎn)實際問題的能力。因此，當學生初次完畢該課程設計后，應達成一下幾個目的：純熟掌握查閱文獻資料、收集有關數(shù)據(jù)、對的選擇公式，當缺少必要的數(shù)據(jù)時，尚需要自己通過實驗測定或到生產(chǎn)現(xiàn)場進行實際查定。在兼顧技術先進性、可行性、經(jīng)濟合理的前提下,綜合分析設計任務規(guī)定，擬定化工工藝流程,進行設備選型，并提出確保過程正常、安全可行所需的檢測和計量參數(shù),同時還要考慮改善勞動條件和環(huán)保的有效方法。精確而快速的進行過程計算及重要設備的工藝設計計算及選型.用精煉的語言、簡潔的文字、清晰地圖表來體現(xiàn)自己的設計思想和計算成果。化工設備機械基礎課程設計是一項很繁瑣的設計工作，并且在設計中除了要考慮經(jīng)濟因素外，環(huán)保也是一項不得不考慮的問題.除此之外，還要考慮諸多的政策、法規(guī)，因此在課程設計中要有耐心，注意多專業(yè)、多學科的綜合和互相協(xié)調。摘要本選題為年產(chǎn)量為年產(chǎn)7100T的間歇釜式反映器的設計。通過物料衡算、熱量衡算，反映器體積為、換熱量為。設備設計成果表明，反映器的特性尺寸為高3380mm，直徑3200mm，壁厚8mm，封頭壁厚8mm；夾套的特性尺寸為高2590mm，內徑為3400mm壁厚8mm，封頭壁厚8mm。還對塔體等進行了輔助設備設計，換熱則是通過夾套完畢。攪拌器的形式為圓盤式攪拌器，攪拌軸直徑60mm。在此基礎上繪制了設備條件圖。本設計為間歇釜式反映器的工業(yè)設計提供較為詳盡的數(shù)據(jù)與圖紙。一．設計條件和任務一、設計目的和規(guī)定通過課程設計，規(guī)定更加熟悉工程設計基本內容，掌握化學反映器設計的重要程序及辦法，鍛煉和提高學生綜合運用理論知識和技能的能力、獨立工作和創(chuàng)新能力二、設計題目和內容設計題目：年產(chǎn)量為年產(chǎn)7100T的間歇釜式反映器的設計乙酸乙酯酯化反映的化學式為:CH3COOH+C2H5OH=====CH3COOC2H5+H2OABRS原料中反映組分的質量比為：A：B：S=1：2：1.35，反映液的密度為1020Kg/m3，并假定在反映過程中不變。每批裝料、卸料及清洗等輔助操作時間為1h，每天計24h每年300d每年生產(chǎn)7200h。反映在100℃下等溫操作,其反映速率方程以下rR=k1(CACB－CRCS/K）100℃時，k1=4。76×10—6L/(mol·min），平衡常數(shù)K=2.92。乙酸的轉化率=0.4，反映器的填充系數(shù)f=0。8,為此反映設計一種反映器。二.工藝設計工藝流程圖1。原料的解決量根據(jù)乙酸乙酯的產(chǎn)量可計算出每小時的乙酸用量為由于原料液反映組分的質量比為：A：B：S=1：2:1.35則單位時間的解決量2。原料液起始濃度乙醇和水的起始濃度將速率方程變換成轉化率的函數(shù)將以上各式代人rR=k1(cAcB－cRcS/K）中得整頓得其中：3.反映時間由得即整頓得積分得由于故上式積分為=153min4。反映體積反映器的實際體積三。熱量核算1。物料衡算根據(jù)乙酸的每小時進料量為，再根據(jù)它的轉化率和反映物的初始質量比算出多個物質的進料和出料量：成果匯總以下表:物質進料出料乙酸28。01516。81乙醇73.0861.88乙酸乙酯011.21水126.07137.282.能量衡算熱量衡算總式：式中：進入反映器無聊的能量，:化學反映熱，：供應或移走的熱量,外界向系統(tǒng)供熱為正，系統(tǒng)向外界移去熱量為負，：離開反映器物料的熱量，每摩爾多個物值在不同條件下的值:對液相查得，多個液相物質的熱容參數(shù)以下表液相物質的熱容參數(shù)物質AB×103C×106乙醇100。92-111.839498。54乙酸155.48-326。595744.199乙酸乙酯162。99—201。054777.283由于乙醇，乙酸乙酯，乙酸的沸點分別為78.5℃,77。3℃和118℃，因此:乙醇的值乙酸的值乙酸乙酯的值水的值查得，對氣相多個氣象物質的參數(shù)以下表氣相物質的熱容參數(shù)物質AB×103C×106D×1010乙醇6。296231。501—118.558222.183乙酸乙酯24.673328。226—98.4119-203。815乙醇的值乙酸乙酯的值每摩爾物質在100℃(1）每摩爾水的焓值每摩爾的乙醇的焓值每摩爾乙酸的焓值每摩爾乙酸乙酯的焓值總能量衡算（2)的計算(3)的計算由于>0,闡明反映吸熱故，有求得：=764803.89>0，故應是外界向系統(tǒng)供熱。3.換熱設計換熱采用夾套加熱，設夾套內的過熱水蒸氣由130℃降到110℃，溫差為20℃。水蒸氣的用量無視熱損失,則水的用量為四。反映釜釜體設計1。反映器的直徑和高度在已知攪拌器的操作容積后,首先要選擇罐體適宜的高徑比（H/Di），以擬定罐體的直徑和高度。選擇罐體高徑比重要考慮下列兩方面因數(shù)：高徑比對攪拌功率的影響：在轉速不變的狀況下，（其中D—攪拌器直徑，P—攪拌功率），P隨釜體直徑的增大，而增加諸多，減小高徑比只能無謂地消耗某些攪拌功率。因此普通狀況下，高徑比應選擇大某些.高徑比對傳熱的影響：當容積一定時，H/Di越高,越有助于傳熱.高徑比的擬定普通采用經(jīng)驗值表種類罐體物料類型H/Di普通攪拌釜液—固或液-液相物料1~1.3氣—液相物料1~2發(fā)酵罐類氣—液相物料1。7～2。5假定高徑比為H/Di=1.2，先無視罐底容積代入數(shù)據(jù)得取原則原則橢球型封頭參數(shù)公稱直徑（mm）曲面高度（mm)直邊高度（mm）內表面積（m2）容積（m3）32008004011.54。61筒體的高度釜體高徑比的復核,滿足規(guī)定2。筒體的壁厚設計參數(shù)的擬定反映器內各物質的飽和蒸汽壓物質水乙酸乙醇乙酸乙酯飽和蒸汽壓（MPa）0。1430。080。3160。272該反映釜的操作壓力必須滿足乙醇的飽和蒸汽壓因此取操作壓力P=0.4MPa,取反映器的設計壓力Pc=1。1P=1.1×0。4MPa=0。44MPa該反映釜的操作溫度為100℃，設計溫度為120℃。材質選用16MnR，16MnR材料在120℃是的許用應力［σ]t=147取焊縫系數(shù)φ=1.0（雙面對接焊,100％無損探傷）腐蝕裕量C2=2mm根據(jù)式得考慮到鋼板厚度負偏差圓整后，，取水壓實驗水壓實驗時的應力為取代入得16MnR的屈服極限水壓實驗時滿足強度規(guī)定。水壓實驗的操作過程：在保持釜體表面干燥的條件下，首先用水將釜體內的空氣排空,再將水的壓力緩慢升至0.55MPa,保壓不低于30min，然后將壓力緩慢降至0.44MPa,保壓足夠長時間，檢查全部焊縫和連接部位有無泄露和明顯的殘留變形。若質量合格，緩慢降壓將釜體內的水排凈，用壓縮空氣吹干釜體。若質量不合格,修補后重新試壓直至合格為止。水壓實驗合格后再做氣壓實驗。3.釜體封頭厚度設計厚度 考慮到鋼板厚度負偏差圓整后，，取五。反映釜夾套的設計1。夾套DN、PN的擬定由夾套的筒體內徑與釜體內徑之間的關系可知：由設備設計條件可知，夾套內介質的工作壓力為常壓，取PN=0。25MPa2。夾套筒體的壁厚由于壓力不高因此夾套的材料選用Q235—B卷制，Q235—B材料在120℃是的許用應力［σ取焊縫系數(shù)φ=1.0（雙面對接焊,100%無損探傷）腐蝕裕量C2=2mm設計厚度 考慮到鋼板厚度負偏差圓整后,，取按鋼制容中DN=3400mm的壁厚最小不的不大于8mm因此取3.夾套筒體的高度4。夾套的封頭厚度夾套的下封頭選原則橢球封頭，內徑與筒體()相似。夾套的上封頭選帶折邊形的封頭，且半錐角。計算厚度 考慮到鋼板厚度負偏差圓整后,，取按鋼制容中DN=3400mm的壁厚最小不的不大于8mm因此取帶折邊錐形封頭的壁厚考慮到風頭的大端與夾套筒體對焊,小端與釜體筒體角焊，因此取封頭的壁厚與夾套筒體壁厚一致,即水壓實驗水壓實驗時的應力為，且不得不大于（P+0.1）=0.35MPa因此取代入得Q235-B的屈服極限水壓實驗時滿足強度規(guī)定。水壓實驗的操作過程：在保持釜體表面干燥的條件下，首先用水將釜體內的空氣排空,再將水的壓力緩慢升至0。35MPa，保壓不低于30min,然后將壓力緩慢降至0.275MPa,保壓足夠長時間,檢查全部焊縫和連接部位有無泄露和明顯的殘留變形.若質量合格，緩慢降壓將釜體內的水排凈,用壓縮空氣吹干釜體.若質量不合格，修補后重新試壓直至合格為止。水壓實驗合格后再做氣壓實驗。六。攪拌器的選型攪拌設備規(guī)模、操作條件及液體性質覆蓋面非常廣泛,選型時考慮的因素諸多，但重要考慮的因素是介質的黏度、攪拌過程的目的和攪拌器能造成的流動形態(tài)。同一攪拌操作能夠用多個不同構型的攪拌設備來完畢,但不同的實施方案所需的設備投資和功率消耗是不同的，甚至會由成倍的差別。為了經(jīng)濟高效地達成攪拌的目的，必須對攪拌設備作合理的選擇。根據(jù)介質黏度由小到大,多個攪拌器的選用次序是推動式、渦輪式、槳式、錨式和螺帶式.根據(jù)攪拌目的選擇攪拌器的類型：均相液體的混合宜選推動式，器循環(huán)量大、耗能低。制乳濁液、懸浮液或固體溶解宜選渦輪式，其循環(huán)量大和剪切強。氣體吸取用圓盤渦輪式最適宜，其流量大、剪切強、氣體平穩(wěn)分散。對結晶過程，小晶粒選渦輪式，大晶粒選槳葉式為宜。根據(jù)以上本反映釜選用圓盤式攪拌器。1。攪拌槳的尺寸及安裝位置葉輪直徑與反映釜的直徑比普通為0。2～0。5，普通取0.33，因此葉輪的直徑,取；葉輪據(jù)槽底的安裝高度；葉輪的葉片寬度，取；葉輪的葉長度，取；液體的深度；擋板的數(shù)目為4,垂直安裝在槽壁上并從槽壁地延伸液面上，擋板寬度槳葉數(shù)為6，根據(jù)放大規(guī)則,葉端速度設為4.3m/s，則攪拌轉速為：，取2。攪拌功率的計算采用永田進治公式進行計算:［13］由于數(shù)值很大,處在湍流區(qū)，因此，應當安裝擋板，一消除打旋現(xiàn)象。功率計算需要知到臨界雷諾數(shù)，用替代進行攪拌功率計算。能夠查表上湍流一層流大的轉折點得出。查表知：因此功率：，取3。攪拌軸的的初步計算攪拌軸直徑的設計（1）電機的功率P＝27KW，攪拌軸的轉速n=90r/min,根據(jù)文獻，取用材料為1Cr18Ni9Ti，，剪切彈性模量，許用單位扭轉角＝1°/m。由得：運用截面法得：由得:攪拌軸為實心軸，則:?。?)攪拌軸剛度的校核:由剛度校核必須滿足：,即：因此攪拌軸的直徑取＝60mm滿足條件。攪拌抽臨界轉速校核計算由于反映釜的攪拌軸轉速＜,故不作臨界轉速校核計算。聯(lián)軸器的型式及尺寸的設計由于選用擺線針齒行星減速機,因此聯(lián)軸器的型式選用立式夾殼聯(lián)軸節(jié)（D型）。標記為：40HG21570—95。結論根據(jù)GB150—1988《鋼制壓力容器》，反映器尺寸為體積為,反映釜高為3380mm，內徑3200mm，達成實際規(guī)定,完畢設計任務。重要符號一覽表V——反映釜的體積t-—反映時間cA0——反映物A的起始濃度cB0—-反映物的B起始濃度cS0—-反映物S的起始濃度f—-反映器的填充系數(shù)Di——反映釜的內徑H——反映器筒體的高度h2——封頭的高度P-—操作壓力Pc——設計壓力φ—-取焊縫系數(shù)［σ］t-—鋼板的許用應力C1—-鋼板的負偏差C2—-鋼板的腐蝕裕量S——筒壁的計算厚度Sn——筒壁的名義厚度Hj——反映器夾套筒體的高度v——封頭的體積PT—-水壓實驗壓力Dj——夾套的內徑Q——乙酸的用量Q0——單位時間的解決量總結在為期兩周的設計里，在此課程設計過程中首先要感謝老師,在這次課程設計中予以我們的指導，由于是初次做反映工程課程設計，因此,再設計整個過程中難免碰到這樣那樣的難題不知該如何解決,幸好有陳湘耐心教導，予以我們及時必要的指導,在此向陳老師表最誠摯的感謝！從陳老師開始說要在做課程設計開始，我就始終緊張我到最后交不了稿，由于這都到期末了,有諸多門專業(yè)課要考試，必須花上大量的時間復習，加上前面我們做了一種化工原理的課程設計，懂得里面有諸多需要查閱的東西，因此每天就始終在想終究是復習還是做課程設計。懂得今天為止，我終于兩不誤,把兩樣事情都順利地完畢了.課程設計不同于課本理論知識的學習，有些問題是實際實踐過程中的，無法用理論推導得到，因此不免過程中有諸多困難，但通過與同窗的交流和探討，查閱文獻資料，查閱互聯(lián)網(wǎng)以及在陳老師的指導協(xié)助下，問題都得到較好的解決。這讓我深深意識到自己知識體系的漏洞，自己知識體系的局限性，但同時也深刻體會到同窗間的團結互助的精神。通過本次課程設計，使我查閱文獻的能力和對數(shù)據(jù)的選擇判斷能力得到了較好的鍛煉,同時我也意識到自己應當把所學到的知識應用到設計中來。這次的課程設計讓我對某些反映工程的理論有了更加進一步的理解，同時在具體的設計過程中我發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在課本上的知識與實際的應用存在著不小的差距，課本上的知識諸多都是抱負化后的結論，無視了諸多實際的因素,或者涉及的不全方面，可在實際的應用時這些是不能被無視的,我們不得不考慮這方的問題，這讓我們無法根據(jù)書上的理論就容易得到預想中的成果，有時成果甚至很差別很大。通過這次設計使