年产7200t 乙酸乙酯的工艺设计
摘要：本选题为年产量为年产6×103
T 的间歇釜式反应器的设计。通过物料衡算、热量衡算，反应器体积为3
31.31m 、换热量为6
5.510/h KJ 。设备设计结果表明，反应器的特征尺寸为高3320mm ，直径3200mm ；夹套的特征尺寸为高2550mm ，内径为3400mm 。还对塔体等进行了辅助设备设计，换热则是通过夹套与内冷管共同作用完成。搅拌器的形式为圆盘式搅拌器，搅拌轴直径60mm 。在此基础上绘制了设备条件图。本设计为间歇釜式反应器的工业设计提供较为详尽的数据与图纸。
关键字：间歇釜式反应器; 物料衡算; 热量衡算; 壁厚设计;
主要符号一览表
V ——反应釜的体积 t ——反应时间
0A c ——反应物A 的起始浓度
0B c ——反应物的B 起始浓度
0S c ——反应物S 的起始浓度
f ——反应器的填充系数
i D ——反应釜的内径
H ——反应器筒体的高度
2h ——封头的高度
P ——操作压力 P c ——设计压力 φ——取焊缝系数
[σ]t
——钢板的许用应力 C 1——钢板的负偏差 C 2——钢板的腐蚀裕量 S ——筒壁的计算厚度
d S ——筒壁的设计厚度 n S ——筒壁的名义厚度
j H ——反应器夹套筒体的高度
v ——封头的体积
T P ——水压试验压力
j D ——夹套的内径
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
1.1设计任务及条件
乙酸乙酯酯化反应的化学式为：
CH 3COOH+C 2H 5OH=====CH 3COOC 2H 5+H 2O 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/m 3，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
r R =k 1(C A C B －C R C S /K) [1]
100℃时，k 1=4.76×10-6L/(mol ·min),平衡常数K=2.92。乙酸的转化率XA=0.4，反应器的填充系数f=0.8，为此反应设计一个反应器。
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
L kmol Q /675.234
.02430088101063
3=?????=
由于原料液的组成为
1+2+1.35=4.35Kg
单位时间的处理量
h m Q /06.61020
35
.460675.2330=??=
2.2原料液起始浓度
L mol c A /908.306
.6675
.230==
乙醇和水的起始浓度
L mol c B /2.1046
2
60908.30=??=
L mol c S /59.1718
35.160908.30
=??=
将速率方程变换成转化率的函数
)1(0A A A X c c -= A A B B X c c c 00-= A A R X c c 0=
A A S S X c c c 00+=
2
021)(A A A A c cX bX a k r ++=
其中：61.2908
.32
.1000===
B A c c a 15.5)92
.2908.359
.17908.32.101().1(0000-=?++-=++
-=K c c c c b A S A B 6575.092
.21111=-=-
=k c 434.46575.061.24)15.5(422=??--=-ac b
2.3反应时间
?
++=A f
X A
A A
A cX bX a dX c k t 0
2
11 a
X ac b b a X ac b b ac
b c k Af Af A 2)4(2)4(ln
412
22
01+--+-+-=
min 18861.224.0)434.415.5(61
.224.0)434.415.5(ln 434
.4908.31076.414
=?+?--?+?+-???=
- 2.4反应体积
300048.25)160
188
(06.6)(m t t Q V r =+?=+=
反应器的实际体积
331.318
.0048.25m f V V r ===
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23.675/kmol h ，在根据它的转化率和反应物的初始质量
3.3能量衡算 3.3.1热量衡算总式
1234Q Q Q Q ++=
式中：1Q 进入反应器无聊的能量，KJ
2Q ：化学反应热，KJ
3Q ：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，KJ 4Q ：离开反应器物料的热量，KJ
3.3.2每摩尔各种物值在不同条件下的,p m c 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：
23,p m c A BT CT DT =+++[2]
各种液相物质的热容参数如下表[3]：
液相物质的热容参数
由于乙醇和乙酸乙酯的沸点为78.5℃和77.2℃，所以： (1) 乙醇的,p m c 值
()23,,351.5p m l K c A BT CT DT =+++
1325367.444218.425210351.57.2972610351.5 1.0522410351.5---=-+??-??+?? 67.4442647.64578901.5929456.9733=-+-+
11135.5820J mol K --=??
同理：
(2) 乙酸乙酯的,p m c 值
()23,,350.2p m l K c A BT CT DT =+++
13253155.94 2.369710350.2 1.997610350.20.459210350.2---=+??-??+?? 155.9482.9395244.9857197.2197=+-+
11191.1135J mol K --=??
(3) 水的,p m c 值
()223,,,373p m H O l K c A BT CT DT =+++
1325350.8111 2.12938103730.630974103730.064831110373---=+??-??+?? 50.811179.44265987.7867833.64418=+-+
1176.111J mol K --=??
(3) 乙酸的,p m c 值
()23,,373p m l K c A BT CT DT =+++
132365.98 1.469103750.151********--=+??-??+? 65.9855.087521.09380=+-+
1199.9737J mol K --=??
3.3.3各种气象物质的参数如下表
气相物质的热容参数[4]
(1) 乙醇的,p m c 值
()23,,g,373p m K c A BT CT DT =+++
152836.731842 2.3152861037312.1162610373 2.49348210373---=+??-??+?? 6.73184286.360216.8572 1.2940=+-+
1177.5288J mol K --=??
(2) 乙酸乙酯的,p m c 值
()23,g,373p m K c A BT CT DT =+++
1528324.54275 3.288173103739.92630210373 1.99899710373---=+??-??+?? 24.54275123.306513.8134 1.0374=+-+
11135.0733J mol K --=??
3.3.4每摩尔物质在100℃下的焓值
(1) 每摩尔水的焓值
()()
()2373
3r 2,,,373298
76.1111037329840.688vap m m H O p m H O l K H c dT H -?=+?=??-+?
140.3963KJ mol -=?
同理：
(3) 每摩尔的乙醇的焓值
()()
(
)351.5
373
r 32,32,,351.5,32,,373298
351.5
vap m m CH CH OH p m CH CH OH l C
p m CH CH OH l C
H c dT H c dT ???=+?+?
?
()()33135.582010351.529838.74477.528810373351.5--=??-++??-
7.253638.744 1.6669=++
147.6645KJ mol -=?
(4) 每摩尔乙酸的焓值
()(
)()373
3r
3,3,,373298
99.973710373298m CH COOH p m CH COOH l C
H c dT ?-==??-?
17.4980KJ mol -=?
(5) 每摩尔乙酸乙酯的焓值
()()
(
)350.2
373
r 323,323,,350.2,323,,373298
350.2
vap m m CH COOOCH CH p m CH COOOCH CH l C
p m CH COOOCH CH l C
H c dT H c dT
???=+?+?
? ()()33191.113510350.229830.539135.0733********.2--=??-++??-
9.976130.539 3.0797=++
143.5948KJ mol -=?
3.3.5总能量衡算
（1）1Q 的计算
进料
出料
乙酸 23.675 14.21 乙醇 36.30 26.83 乙酸乙酯 0 9.47 水
81.68
90.15
()()()13r 20r 32r 3232n n n n CH COOH H CH CH OH CHECOOC
m CH COOH m H O m CH CH OH Q H H H =??+??+??+333323.675107.498081.681040.396336.31047.664501043.5948=??+??+??+??177515.153299569.81730221.350=+++ 5207306.3/h KJ =
（2）2Q 的计算
3253252CH COOH C H OH CH COOC H H O +=+
()()()()()
32r r r r 23200332329.4710m H O m CH CH CCH m CH CH OH m CH CH OH Q H H H H =???+?-?-?
39.4710(40.396343.59487.498047.6645)=??+--
273006.842/KJ h =
（3）4Q 的计算
()()()()
1111
120r 2r 32r 323r 20232323n n n n H H O CH CH OH CH CH OOCCH m H m H O m CH CH OH m CH CH OOCCH Q H H H H =??+??+??+?? 333314.21107.498090.151040.396328.631047.66459.471043.5948=??+??+??+??
106546.583641726.4451364634.635412842.756=+++ 5525750.416/h KJ =
因为： 1234
Q Q Q Q ++= 即：5207306.3+273006.842+3Q =5525750.416 求得：3Q =45437.274/h KJ
3Q >0，故应是外界向系统供热。
3.4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℃。
3.4.1水蒸气的用量
忽略热损失，则水的用量为
()12o po Q m c T T =- 2po c a bT cT =++[5]
1129.16a J mol K --=?? 31214.4910b J mol K ---=??? 6132.02210c J mol K ---=-??? 12403383
39322
T T T K ++=
== 36229.1614.4910393 2.02210393po c --=+??-??
29.16 5.69460.3123=+-
1134.5423J mol K --=??
111.92KJ Kg K --=?? ()()
()31245437.274
1183.22kg /1.92403393o po Q m h c T T =
==-?-
第4章 反应釜釜体设计
4.1反应器的直径和高度
在已知搅拌器的操作容积后，首先要选择罐体适宜的高径比（H/D i ），以确定罐体的直径和高度。选择罐体高径比主要考虑以下两方面因数：
1、 高径比对搅拌功率的影响：在转速不变的情况下，3i D p α（其中D —搅拌器直径，P —搅拌功率），P 随釜体直径的增大，而增加很多，减小高径比只能无谓地消耗一些搅拌功率。因此一般情况下，高径比应选择大一些。
2、 高径比对传热的影响：当容积一定时，H/D i 越高，越有利于传热。
[6]假定高径比为H/D i =1.2，先忽略罐底容积
???
? ??≈
≈
i i i D H D H D V 344
π
π
[7]
m D i 21.3=
取标准mm m D i 32002.3==
[8]筒体的高度
mm m D V H i 332032.34
2.361.431.3142
==?-=?-=
ππυ
釜体高径比的复核
05.13200
33602==+=i i D h H D H 满足要求
4.2筒体壁厚的设计 4.2.1设计参数的确定
表3—3 反应器内各物质的饱和蒸汽压[9]
该反应釜的操作压力必须满足乙醇的饱和蒸汽压所以去操作压力P=0.4MPa ，该反应器的设计压力
P c =1.1P=1.1×0.4MPa=0.44MPa
该反应釜的操作温度为100℃，设计温度为120℃。 由此选用16MnR 卷制
16MnR 材料在120℃是的许用应力[σ]t =170MPa 焊缝系数的确定
取焊缝系数φ=1.0（双面对接焊，100％无损探伤） 腐蚀裕量C 2=2mm
4.2.2筒体的壁厚
计算厚度
[]mm P D P S c t
i c 1465.444
.011702320044.02=-???=-Φ=
σ[10]
钢板负偏差 mm C 8.01= 设计厚度 mm C S S d 1465.621465.42=+=+= 名义厚度
mm C S S d n 78.01465.61=+=++=圆整
按钢制容器的制造取壁厚 mm S n 8=
4.3釜体封头厚
计算厚度
[]mm P D P S c
t
i
c 15.444
.05.0117023200
44.05.02=?-???=
-Φ=
σ
钢板负偏差 mm C 6.01= 设计厚度 mm C S S d 15.6215.42=+=+= 名义厚度
mm C S S d n 78.015.61=+=++=圆整
按钢制容器的制造取壁厚 mm S n 8=
第5章 反应釜夹套的设计
5.1夹套DN 、PN 的确定 5.1.1夹套的DN
由夹套的筒体内径与釜体筒体内径之间的关系可知：
mm D D i j 34002003200200=+=+=
5.1.2夹套的PN
由设备设计条件可知，夹套内介质的工作压力为常压，取PN=0.25MPa ，由于压力不高所以夹套的材料选用Q235—B 卷制
Q235—B 材料在120℃是的许用应力[σ]t =113MPa 焊缝系数的确定
取焊缝系数φ=1.0（双面对接焊，100％无损探伤） 腐蚀裕量C 2=2mm
5.2夹套筒体的壁厚
计算厚度
[]mm P D P S c
t
i
c 77.325
.0111323400
25.02=-???=
-Φ=
σ
钢板负偏差 mm C 8.01= 设计厚度 mm C S S d 77.5277.32=+=+= 名义厚度
mm C S S d n 78.077.51=+=++=圆整
按钢制容中DN=3400mm 的壁厚最小不的小于8mm 所以取
mm S n 8=
5.3夹套筒体的高度
m D v
fV H i j 55.22.34
61
.431.318.04
2
2
=?-?=
-=
π
π
5.4夹套的封头 5.4.1封头的厚度
夹套的下封头选标准椭球封头，内径与筒体（mm D j 3400=）相同。夹套的上封头选带折边形的封头，且半锥角?=45α。 计算厚度
[]mm P D P S c
t
i
c 77.325
.05.0111323400
25.05.02=?-???=
-Φ=
σ
钢板负偏差 mm C 8.01= 设计厚度 mm C S S d 77.5277.32=+=+= 名义厚度
mm C S S d n 78.077.51=+=++=圆整
按钢制容中DN=3400mm 的壁厚最小不的小于8mm 所以取
mm S n 8=
带折边锥形封头的壁厚
考虑到风头的大端与夹套筒体对焊，小端与釜体筒体角焊，因此取封头的壁厚与夹套筒体壁厚一致，即mm S n 8=
5.5传热面积校核
由于反应釜内进行的反应是放热反应，产生的热量不仅能够维持反应的不短进行，且会引起反应釜内的温度升高。为防止反应釜内温度过高，在反应釜的上方设置了冷凝器进行换热，因此不需要进行传热面积的校核。如果反应釜内进行的是吸热反应，则需进行传热面积的校核。
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
[][]MPa P P t
c
T 55.0144.025.125.1=??==σσ
6.1.2水压试验的强度校核
MPa C S C S D P n n i T T 170)
8.28(2)
8.283200(55.0)(2)(=-?-+?=--+=
σ
16MnR 的屈服极限MPa s 345=σ
MPa s 5.31013459.09.0=??=Φσ
由MPa MPa s T 5.3109.0170=Φ<=σσ 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：P 表=2T p =2×0.55=1.1MPa 或1.5P T ≤ P 表≤4P T 即0.825MPa ≤ P 表≤2.2MPa
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0.55MPa ，保压不低于30m in ，然后将压力缓慢降至0.44MPa ，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
[][]MPa P P t
c
T 3125.0125.025.125.1=??==σσ且不的小于（p+0.1）=0.35MPa
所以取MPa P T 35.0=
6.2.2水压试验的强度校核
MPa C S C S D P n n i T T 115)
8.28(2)
8.283400(35.0)(2)(=-?-+?=--+=
σ
Q235—B 的屈服极限MPa s 235=σ
MPa s 5.21112359.09.0=??=Φσ
由MPa MPa s T 5.2119.0115=Φ<=σσ 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=2T p =2×0.35=0.7MPa 或1.5P T ≤ P 表≤4P T 即0.525MPa ≤ P 表≤1.4MPa
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0.35MPa ，保压不低于30m in ，然后将压力缓慢降至0.275MPa ，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 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。
7.1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[12]，一般取0.33，所以叶轮的直径
0.330.3332001056i d D mm ==?=，取1000d mm =；
叶轮据槽底的安装高度1 1.0 1.010001000H d mm ==?=；
叶轮的叶片宽度0.20.21000200W d mm ==?=，取200W mm =； 叶轮的叶长度0.250.251000225l d mm ==?=，取250l mm =； 液体的深度1 1.03200m H H m ==；
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
0.10.13200320mm b W D ==?=
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：
4.3 4.3
1.52/3.14 1.0
n r s d π=
==?，取 1.5/n r s = 7.2搅拌功率的计算
采用永田进治公式进行计算：4
2.15710/Pa s μ-=?
2264
1.0 1.510207.0910300
2.15710
e d n R ρ
μ
-??=
==?>? 221.5 1.00.2299.81
r n d F g ?===[13]
由于e R 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ec R ，用ec R 代替e R 进行搅拌功率计算。ec R 可以查表[]
8上湍流一层流大的转
折点得出。查表知： 6.8φ=
所以功率：35350.681020 1.5 1.0 2.34P n d KW φρ==???=，取3P KW =
7.3搅拌轴的的初步计算 7.3.1搅拌轴直径的设计
（1）电机的功率P ＝3KW ，搅拌轴的转速n ＝90/min r ，根据文献
[]
1取用材料为
1Cr18Ni9Ti ， [τ]＝40MPa ，剪切弹性模量G ＝8.1×104MPa ，许用单位扭转角[θ]＝1°/m 。
由6
9.55310
P m n =?得：m =6
6149.55310 1.48610/1486/90
N mm N m ??
=?= 利用截面法得：=max T M m =6
149.5531090
??（Nmm ）
由max []T M W ρ
ττ=
≤ 得：69.55310[]P W n ρτ≥?=6
149.553109040???
搅拌轴为实心轴，则：3
0.2W d ρ≥=6
14
9.553109040
??
?
d ≥57.05mm 取d ＝60mm （2）搅拌轴刚度的校核：由
3
m a x m a x 4
p 180
10J 32
T p M GJ d
θπ
π=
??=
刚度校核必须满足：
[]max θθ≤，即：
57.2d mm ≥
== 所以搅拌轴的直径取d ＝60mm 满足条件。
7.3.2搅拌抽临界转速校核计算
由于反应釜的搅拌轴转速n =90/min r ＜200min /r ，故不作临界转速校核计算。
7.4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：DN 40 HG 21570—95。结论
依据GB 150-1988《钢制压力容器》尺寸为反应器体积为3
31.31m ，反应釜高为3320mm ，直径3200mm ，完成设计任务，达到实际要求。 参考书目
[1] 谭蔚主编，《化工设备设计基础》[M]，天津：天津大学出版社，2008.4 [2] 柴诚敬主编，《化工原理》上册[M]，北京：高等教育出版社，2008.9
[3]李少芬主编，反应工程[M]，北京：化学工业出版社，2010.2 [4]王志魁编. 《化工原理》[M]. 北京: 化学工业出版社，2006.
[5]陈志平, 曹志锡编. 《过程设备设计与选型基础》[M]. 浙江: 浙江大学出版社. 2007. [6]金克新, 马沛生编. 《化工热力学》[M], 北京: 化学工业出版社. 2003
[7]涂伟萍, 陈佩珍, 程达芳编. 《化工过程及设备设计》[M]. 北京: 化学工业出版社, 2000. [8]匡国柱, 史启才编. 《化工单元过程及设备课程设计》[M]. 北京: 化学工业出版社, 2005. [9]柴诚敬编. 《化工原理》[M]. 北京: 高等教育出版社, 2000. [10]管国锋 ,赵汝编.《化工原理》[M]. 北京: 化学工业出版社, 2008.
[11]朱有庭, 曲文海编. 《化工设备设计手册》[M]. 化学工业出版社, 2004. [12]丁伯民, 黄正林编. 《化工容器》[M]. 化学工业出版社. 2003. [13]王凯, 虞军编. 搅拌设备[M]. 北京: 化学工业出版社. 2003.
课程设计概念设计 荆楚理工学院课程设计任务书 设计题目：3000吨/年乙酸乙酯项目概念设计。 教研室主任：许维秀指导教师：危想平 2019年11月 乙酸乙酯车间工艺设计 一、设计任务 1.设计任务：乙酸乙酯项目概念设计 2.产品名称：乙酸乙酯 3、设计规模：3000吨/年乙酸乙酯 4、开工时间：7000小时/年 3、原料组成：冰醋酸100%、乙醇95%、硫酸93% 4、全装置总收率，损耗分配和设备类型自定 5.产品用途：作为制造乙酰胺、乙酰乙酸酯、甲基庚烯酮、其他有机化合物、合成香料、合成药物等的原料；用于乙醇脱水、乙酸浓缩、萃取有机酸；作为溶剂广泛应用于各 种工业中；食品工业中作为芳香剂等。 二、概述 1．乙酸乙酯性质及用途 乙酸乙酯又名乙酸乙酯，乙酸醚，英文名称Ethyl Acetate或 Acetic Ether Vinegar naphtha.乙酸乙酯是具有水果及果酒芳香的无色透明液体，其沸点为77℃，熔点为-83.6℃，密度为0.901g/cm3,溶于乙醇、氯仿、乙醚和苯等有机溶剂。 乙酸乙酯的重要用途是工业溶剂，它是许多树脂的高效溶剂，广泛应用于油墨、人造革、胶粘剂的生产中，也是清漆的组份。它还用于乙基纤维素、人造革、油毡、着色纸、 人造珍珠的粘合剂、医用药品、有机酸的提取剂以及菠萝、香蕉、草莓等水果香料和威士忌、奶油等香料。此外，还用于木材纸浆加工等产业部门。对于用很多天然有机物的加工，例如樟脑、脂肪、抗生素、某些树脂等，常使用乙酸乙酯和乙醚配制成共萃取剂，它还可 用作纺织工业和金属清洗剂。 2.乙酸乙酯发展状况
（1）国内发展状况 为了改进硫酸法的缺点，国内陆续开展了新型催化剂的研究，如酸性阳离子交换树脂 ﹑全氟磺酸树脂﹑HZSM-5等各种分子筛﹑铌酸﹑ZrO2-SO42－等各种超强酸，但均未用于 工业生产。 国内还开展了乙醇一步法制取乙酸乙酯的新工艺研究，其中有清华大学开发的乙醇脱 氢歧化酯化法，化学工业部西南化工研究院开发的乙醇脱氢法和中国科学院长春应用化学 研究所的乙醇氧化酯化法。 中国科学研究院长春应用化学研究所对乙醇氧化酯化反应催化剂进行了研究，认为采 用Sb2O4-MoO3复合催化剂可提高活性和选择性。化学工业部西南化工研究院等联合开发 的乙醇脱氢一步合成乙酸乙酯的新工艺，已通过单管试验连续运行1000小时，取得了满 意的结果。现正在进行工业开发工作。 近来关于磷改性HZSM-5沸石分子筛上乙酸和乙醇酯化反应的研究表明，用HZSM-5及 磷改性HZSM-5作为乙酸和乙醇酯化反应的催化剂，乙醇转化率变化不大，但酯化反应选 择性明显提高。 使用H3PMo12O40?19H2O代替乙醇-乙酸酯化反应中的硫酸催化剂，可获得的产率为 91.48%,但是关于催化剂的剂量、反应时间和乙醇／乙酸的质量比对产品产量的研究 还在进行之中。 （2）国外发展状况 由于使用硫酸作为酯化反应的催化剂存在硫酸腐蚀性强、副反应多等缺点，近年各国 均在致力于固体酸酯化催化剂的研究和开发，但这些催化剂由于价格较贵、活性下降快等 原因，至今工业应用不多。据报道，美Davy Vekee公司和UCC公司联合开发的乙醇脱氢 制乙酸乙酯新工艺已工业化。 据报道，国外开发了一种使用Pd/silicoturgstic双效催化剂使用乙烯和氧气一步生 成乙酸乙酯的新工艺。低于180℃和在25％的乙烯转化率的条件下，乙酸乙酯的选择性为46％。催化剂中的Pd为氧化中心silicoturgstic酸提供酸性中心。 随着科技的不断进步，更多的乙酸乙酯的生产方法不断被开发，我国应不断吸收借鉴 国外的先进技术，从根本上改变我国乙酸乙酯的生产状况。 三. 乙酸乙酯的生产方案及流程 1.酯化法 酯化工艺是在硫酸催化剂存在下,乙酸与乙醇发生酯化脱水反应生成乙酸乙酯的工艺。
聚氯乙烯反应釜设计 1 前言 我国pvc生产企业平均规模为年产8万多吨，pvc生产处于低垄断状态。由于国产化pvc 生产技术的成熟，在很大程度上降低了行业进入门槛。行业内和行业外企业为追求较高利润，竞相建设和扩产, 近几年国pvc热的显著特征是大干快上。所谓大是指规模大，新建改扩建项目年生产规模动辄十万吨以上，二三十万吨以上也不少见。未来pvc生产企业规模将向40万~80万t/a大规模水平发展，规模小的企业将由于技术水平较低、污染严重、生产成本高、竞争能力弱而逐步被淘汰。 我国pvc行业采用大型聚合釜生产装置成为近年来明显的发展趋势，前几年北京化二在消化吸收国外引进的先进技术的基础上，不断摸索实践，成功实现了70m3聚合釜成套工艺及关键技术的国产化，并在国内很多聚氯乙烯生产企业进行了推广应用。70m3聚合釜由于长径比适中、生产强度大、换热能力好、运输方便、综合性能好，在建设10万t/a的聚氯乙烯生产装置时具有较好的综合经济效益，但随着新建或扩建聚氯乙烯生产装置规模越来越大，如建设20万t/a以上生产装置，需要采用至少2条生产线，采用70m3聚合釜就存在设备投资较大建设费用和运行费用较高、单釜生产能力偏低、控制不方便等不足，目前不少厂家在进行二期或三期,扩建项目时，首选是采用100m3以上聚氯乙烯大型反应釜。在这种背景下，开发新型聚合釜及成套工艺技术就成为必然的趋势。大型反应釜的开发不是简单的容积扩大，而是综合技术的体现，涉及到多个领域的技术合作。北京化二与上海森松公司吸收 国内外先进技术和实践经验，对聚合釜容积的选型、换热方式、搅拌结构和方式、关键配件选择等进行了认真的讨论研究并进行了严格的计算，研制和开发了100m3型聚合釜（该聚合釜正在申请专利），北京化二在吸收国内外各种先进工艺技术的基础上，开发了拥有自主知识产权的成套工艺技术。
1.2m3反应釜设计 摘要 带搅拌的夹套反应釜是化学、医药及食品等工业中常用的典型反应设备之一。它是一种在一定压力和温度下，借助搅拌器将一定容积的两种（或多种）液体以及液体或气 体物料混匀，促进其反应的设备。 一台带搅拌的夹套反应釜。它主要由搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管和一些附件组成。 本文主要介绍的时一种推进式夹套反应釜设计，包括整体结构设计、强度校核以及一些工艺设计。夹套反应釜分罐体和夹套两部分，主要有封头和筒体组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置有搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺而定；传动装置主要有电动机、减速器、联轴器和传动轴等组成；轴封装置一般采用机械密封或填料密封；它们与支座、人孔、工艺接管等附件一起，构成完整的夹套反应釜。 关键词：反应釜、筒体设计、夹套设计、法兰、接管、焊缝、开孔补强
1.2m3 reactor design Abstract A stirred jacketed reactor is the chemical, pharmaceutical and food industries in the typical reaction to one of the devices used. It is a certain pressure and temperature, by means of a stirrer to a volume of two (or more) of liquid and the liquid or gas,Body material mix, promoting the reaction of the device. A jacketed stirred reactor. It mainly consists of mixing vessel, a stirring device, transmission device, the shaft sealing device, bearing, manholes, pipe connection and some accessories. This paper describes time-jacketed reactor one kind push design, including the overall structural design, strength check, and some process design. Jacketed reactor tank and a jacket of two parts, the main composition and the cylinder head, mostly in low pressure vessel; stirring means with a stirrer and the stirring shaft, whose form is usually determined by the process and; transmission main motor, reducer, couplings and drive shafts and other components; seal device commonly used mechanical seal or packing seal; them with support, manholes, and other accessories takeover process, together constitute a complete jacketed reactor. Keywords: reactor、cylinder design、jacket design、flange、 receivership、welds, opening reinforcement
宁夏大学 课程设计说明书 题目: 夹套反应釜设计 院系：机械工程学院 专业班级：过控10-2班 学号： 学生姓名：马学良 指导教师：贺华 2013-6-27
宁夏大学课程设计（论文）任务书 机械工程学院过控教研室
年月日
目录 一、设计条件及设计内容分析 (1) 二、搅拌容器尺寸的确定及结构选型 (2) 搅拌釜直径设计计算 (2) 筒体厚度的计算 (2) 筒体封头的设计 (3) 筒体长度H的设计 (4) 外压筒体的壁厚确定 (4) 外压封头的壁厚的设计 (5) 三、夹套尺寸的设计计算 (5) 夹套公称直径DN的确定 (5) 夹套筒体壁厚的设计 (6) 夹套筒体长度H的计算 (6) 夹套封头的设计 (6) 四、反应釜附件的选型及尺寸设计 (7) 封头法兰的设计 (7) 封头法兰尺寸及结构 (7) 封头法兰密封面的选型 (8) 工艺接管 (9) 工艺接管尺寸的确定 (9) 接管垫片尺寸及材质 (11) 手孔的设计 (12) 视镜的选型 (13) 五、搅拌装置的选型与尺寸设计计算 (14) 搅拌轴直径的初步计算 (14) 搅拌轴直径的设计 (14) 搅拌轴刚度的校核 (14) 搅拌轴轴承的选择 (14) 联轴器的选择 (15) 搅拌器的设计 (16) 挡板的设计与计算 (17) 六、传动装置的选型和尺寸计算 (17)
凸缘法兰的选型 (17) 安装底盖的选型 (18) 机架的选型 (19) 安装底盖与密封箱体、机架的配置 (19) 电动机的选型 (20) 减速器的选型 (21) 搅拌轴长度的设计 (21) 搅拌轴的结构 (21) 支座的计算 (21) 密封形式的选择 (23) 七、焊接的形式与尺寸 (24) 八、开孔补强计算 (26) 封头开手孔后削弱的金属面积的计算 (26) 接管起补强作用金属面积的计算 (27) 焊缝起补强作用金属面积的计算 (27) 九、反应釜釜体及夹套的压力试验 (27) 釜体的液压试验 (27) 水压试验压力的确定 (27) 水压试验的强度校核 (28) 压力表量程 (28) 水压试验的操作过程 (28) 釜体的气压试验 (28) 气体实验压力的确定 (28) 气压试验的强度校核 (28) 气压试验的操作过程 (29) 夹套的液压试验 (29) 水压试验压力的确定 (29) 水压试验的强度校核 (29) 压力表量程 (29) 液压试验的操作过程 (29) 十、反应釜的装配图（见大图） (29) 课程设计总结 (30) 参考文献 (31)
南京工业大学 《化工设计》专业课程设计 设计题目乙醛缩合法制乙酸乙酯 学生姓名胡曦班级、学号化工091017 指导教师姓名任晓乾 课程设计时间2012年5月12日-2012年6月1日 课程设计成绩 设计说明书、计算书及设计图纸质量，70% 独立工作能力、综合能力及设计过程表现，30% 设计最终成绩（五级分制） 指导教师签字
目录一、设计任务3 二、概述4 2.1乙酸乙酯性质及用途4 2.2乙酸乙酯发展状况4 三. 乙酸乙酯的生产方案及流程5 3.1酯化法5 3.2乙醇脱氢歧化法7 3.3乙醛缩合法7 3.4乙烯、乙酸直接加成法9 3.5各生产方法比较9 3.5确定工艺方案及流程9 四．工艺说明10 4.1. 工艺原理及特点10 4.2 主要工艺操作条件错误!未定义书签。 4.3 工艺流程说明10 4.4 工艺流程图（PFD）错误!未定义书签。4.5物流数据表10 4.6物料平衡错误!未定义书签。 4.6.1工艺总物料平衡10 4.6.2 公共物料平衡图错误!未定义书签。 五. 消耗量19 5.1 原料消耗量19 5.2 催化剂化学品消耗量19 5.3 公共物料及能量消耗21 六. 工艺设备19 6.1工艺设备说明19 6.2 工艺设备表19 6.3主要仪表数据表19 6.4工艺设备数据表19 6.5精馏塔Ⅱ的设计19 6.6最小回流比的估算21 6.7逐板计算23 6.8逐板计算的结果及讨论23 七. 热量衡算24 7.1热力学数据收集24
7.2热量计算，水汽消耗，热交换面积26 7.3校正热量计算、水汽消耗、热交换面积(对塔Ⅱ)29 八．管道规格表24 8.1 装置中危险物料性质及特殊储运要求24 8.2 主要卫生、安全、环保说明26 8.3 安全泄放系统说明24 8.4 三废排放说明26 九．卫生安全及环保说明24 9.1 装置中危险物料性质及特殊储运要求24 9.2 主要卫生、安全、环保说明26 9.3 安全泄放系统说明24 9.4 三废排放说明26 表10校正后的热量计算汇总表34 十有关专业文件目录34 乙酸乙酯车间工艺设计 一、设计任务 1.设计任务：乙酸乙酯车间 2.产品名称：乙酸乙酯 3.产品规格：纯度99.5% 4.年生产能力：折算为100%乙酸乙酯10000吨/年 5.产品用途：作为制造乙酰胺、乙酰醋酸酯、甲基庚烯酮、其他有机化合物、合成香料、合成药物等的原料；用于乙醇脱水、醋酸浓缩、萃取有机酸；作为溶剂广泛应用于各种工业中；
2007届毕业生毕业设计说明书 题目: 植物油反应釜的设计 院系名称: 专业班级: 学生姓名:学号: 指导教师:教师职称: 2007 年05 月20 日
目录 1.前言 (1) 1.1.反应釜概况 (2) 1.2.混合与搅拌的作用 (2) 1.3.本课题的目的和内容 (4) 2. 方案论证 (5) 3. 设计进度安排及要完成任务……………………………………………………………… 6 4. 设计计算书 (7) 4.1. 已知参数 (7) 4.2. 总体方案制定 (8) 4.2.1. 用气量计算和主要尺寸的确定 (8) 4.2.2. 传动设计 (9) 5. 轴封安装和操作注意事项 (15) 6. 设备的维护和保养 (15) 结束语 (16) 致谢 (17) 参考文献 (18)
前言 毕业设计是我们走向工作岗位前的一次练兵,是对大学四年所学知识的一次完整的总结,通过毕业设计,我们应从了解机械设计和创新的一般程序,并且通过现场观摩和学习,不但使自己在专业上提高一个档次,并且在这个学习的过程中增长知识,所以毕业设计具有非常重要的意义.为此,我们在导师的安排下,通过互联网、专业期刊,以及实物资料、实地考察等的查询、收集,分析了解初步掌握了关于进行此次设计的资料题材. 作为机械设计专业的学生,理所当然做的是机械制造方面的设计.为了达到学习、演练、测试的目的,依据学校的指导精神和指导教师对我们毕业设计的要求,我们选择了反应釜参数化设计.该课题属于中等偏难的题目,当然,我们还不具备凭空想象来设计出一个全新的机器的能力,我们的主要任务是对该设备做改进式的设计,丰富产品系列,对设备存在的不足之处进行改进、完善.首先在做之前我们进行了资料的搜集和整理工作,学习了解反应釜的工作原理和结构特点;我们还进行了实地的调研工作,对所设计的题目有了理性和感性的双重认识,以确保我们的设计更合理、更实用. 在设计的具体工作阶段,我们完成了全部数据的理论计算,包括设备的总体设计、方案确定、传动设计等,进行了设计结果的圆整以及强度、使用寿命等内容校核,绘制了设备所有的装配和大部分零件图.这一过程是整个毕业设计的主体过程,也是关键过程,它不仅体现了我们的学习和理解能力,也是对我们动手能力和综合应用知识能力的检验. 我相信,在老师的悉心指导下,通过同学们的帮助和相互间的探讨,我们能够圆满地完成此次毕业设计.
本科毕业设计（论文）开题报告 题目：1立方米反应釜设计 学生姓名学号1103020402 教学院系机电工程学院 专业年级2011级过程装备与控制工程 指导教师职称 单位西南石油大学
1.概述 1.1反应釜的结构组成和材料选择 1.1.1反应釜的结构组成 反应釜由釜体、釜盖、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置、支承等组成。搅拌装置在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶，也可根据用户的要求任意选配。釜壁外设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。支承座有支承式或耳式支座等。转速超过160转以上宜使用齿轮减速机.开孔数量、规格或其它要求可根据用户要求设计、制作。 1.通常在常压或低压条件下采用填料密封，一般使用压力小于2公斤。 2.在一般中等压力或抽真空情况会采用机械密封，一般压力为负压或4公斤。 3.在高压或介质挥发性高得情况下会采用磁力密封，一般压力超过14公斤以上。除了磁力密封均采用水降温外，其他密封形式在超过120度以上会增加冷却水套。 根据任务书要求，采用夹套换热。 1.1.2反应釜的材料选择 反应釜材质一般有碳锰钢、不锈钢、锆、镍基（哈氏、蒙乃尔）合金及其它复合材料。反应釜可采用SUS304、SUS316L等不锈钢材料制造。 根据工作介质是否具有腐蚀性，工作温度与压力，性价比等，参照《化工设备用钢》进行具体选材。 1.2.反应釜的工作原理和工艺流程 1.2.1反应釜的工作原理 在内层放入反应溶媒可做搅拌反应，夹层可通上不同的冷热源（冷冻液，热水或热油）做循环加热或冷却反应。通过反应釜夹层，注入恒温的（高温或低温）热溶媒体或冷却媒体，对反应釜内的物料进行恒温加热或制冷。同时可根据使用要求在常压或负压条件下进行搅拌反应。物料在反应釜内进行反应，并能控制反应溶液的蒸发与回流，反应完毕，物料可从釜底的出料口放出，操作极为方便。 1.2.2反应釜的工艺流程 反应釜是综合反应容器，根据反应条件对反应釜结构功能及配置附件的设计。从开始的进料-反应-出料均能够以较高的自动化程度完成预先设定好的反应步骤，对反应过程中的温度、压力、力学控制（搅拌、鼓风等）、反应物/产物浓度等重要参数进行严格的调控。 1.3反应釜的失效形式
有搅拌装置的夹套反应釜 前言 《化工设备机械基础》化学工程、制药工程类专业以及其他相近的非机械类专业，对化下设备的机械知识和设计能力的要求而编写的。通过此课程的学习，是通过学习使同学掌握基本的设计理论并具有设计钢制的、典型的中、低、常压化工容器的设计和必要的机械基础知识。 化工设备机械基础课程设计是《化工设备机械基础》课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是学生体察工程实际问题复杂性，学习初次尝试化工机械设计。化工设计不同于平时的作业，在设计中需要同学独立自主的解决所遇到的问题、自己做出决策，根据老师给定的设计要求自己选择方案、查取数据、进行过程和设备的设计计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的比较分析，择优选定最理想的方案和合理的设计。 化工设备课程设计是培养学生设计能力的重要实践教学环节。在教师指导下，通过裸程设计，培养学生独立地运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识，综合地分析和解决生产实际问题的能力。因此，当学生首次完成该课程设计后，应达到一下几个目的： ⑴熟练掌握查阅文献资料、收集相关数据、正确选择公式，当缺乏必要的数据时，尚需要自己通过实验测定或到生产现场进行实际查定。 ⑵在兼顾技术先进性、可行性、经济合理的前提下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常、安全可
行所需的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。 ⑶准确而迅速的进行过程计算及主要设备的工艺设计计算及选型。 ⑷用精炼的语言、简洁的文字、清晰地图表来表达自己的设计思想和计算结果。 化工设备机械基础课程设计是一项很繁琐的设计工作，而且在设计中除了要考虑经济因素外，环保也是一项不得不考虑的问题。除此之外，还要考虑诸多的政策、法规，因此在课程设计中要有耐心，注意多专业、多学科的综合和相互协调。
一．设计任务 1、基本数据 生产任务：年产200吨富马酸二甲酯 反应原料纯度：顺丁烯二酸 98% 甲醇 98% 硫酸 98% 生产要求：年工作日为300天，间歇生产 2、设计内容及要求 （一）内容 1、对富马酸二甲酯反应系统的物料衡算、热量衡算； 2、主体反应设备合成釜的选型计算以及辅助设备的选型计算； 3、绘制物料衡算的工艺流程图（一张）； 4、绘制带控制节点的的工艺流程图（一张）； 5、绘制车间平面布置图（一张）； 6、编制设计说明书（一份）。 （二）具体要求 1、绘制的带控制点的工艺流程图必须符合化工制图的规范，并且字体必须工整。 2、编制的课程设计说明书应对计算过程与工艺流程的选择以及控点的确定进行详细的说明和解释。 二．产品简介 富马酸二甲酯为由甲醇与富马酸或顺丁烯二酸酐、顺丁烯二酸酯化而成,简称富马酯(DMF) ,学名反丁烯二甲酯、别名延胡索酸二甲酯,结构式 ( :CHCOOCH3) 2 ,分子式C6H8O4 ,是无色或白色鳞片晶体,熔点102～105 ℃, 常温会升华,无味,略具酯的香味,易溶于氯仿、醇、丙酮、乙酸乙酯,可溶于苯、甲苯、CCl4 ,微溶于水及热水中,对光稳定,在紫外线及阳光下72 h 基本无变化,110 ℃热 1 h 不分解,对热、碱、盐也有一定的稳定性。但其水溶液对热的酸、碱稳定性较差,对氧化剂、还原剂、蛋白质、纤维、脂肪、糖等有好的稳定性,对金属无腐蚀性,其水溶液pH 值为 6. 7～7. 3 ,所以DMF 性质稳定。富马酸二甲酯(DMF)是目前国内外研究开发的一种新型防霉防腐剂,具有良好的抑菌杀菌作用,其应用pH 值范围较广(为3～8) ,可在酸性或中性条件下使用,能抑制30 多种霉菌。其综合抗菌防腐性能优于目前常用的苯甲酸、山梨酸、丙酸及
齐齐哈尔大学 开题报告 学院 专业班级 学生姓名 指导教师 成绩
毕业设计（论文）开题报告 一、选题的依据、意义和理论或实际应用方面的价值 反应釜是广泛应用于石油化工，化学，制药，高分子合成，冶金，环保等领域的重要设备[1]。因此在工业发展过程中研究反应釜的改进技术会使我们提高工作效率，节省资金和时间。结构简单，加工方便，传质、传热效率高，温度浓度分布均匀，操作灵活性大，便于控制和改变反应条件，适合于多种，小批量生产[2]。适合于各种不同组态组合的反应物料，几乎所有有机合成的单元操作，只要选择适当的溶剂作为反应介质，都可以在釜式反应器内进行[3]。 在实际生产中所遇到的传热过程很少是单一的传热方式，往往是几种基本方式同时出现，这使实际的换热过程很复杂。流体的性质对换热换热器类型的选择将会产生很大的影响，如流体的物理性质，化学性质，结垢情况，以及是否有磨蚀性等因素，都对传热设备的选型有影响[4]。 通过对夹套传热反应装置的研究，可以让我了解当今传热反应装置的分类，以及每一种传热器应用的场合，和对物料的物理性质和化学性质的要求，同时也让我知道了传热器在我国化学工业中的应用。这对我以后的学习打下了坚实的基础。 二、本课题在国内外的研究现状 国内：我国正处于反应釜生产和消费的高速增长期，已广泛应用于石油化工、轻工、食品、酿酒、制药、家电、水电、机械、建筑、市政和各种民用器具中[5]。越来越多的学者致力于夹套传热反应装置的研究，国内由原料能源转变为最终有效利用能源转化率目前只有27%，节能的潜力很大。夹套传热设备总是应用的非常的广泛，在日产千吨的合成氨厂中，各种传热设备约占全厂设备总数的40%左右[6]。随着我国化工业的发展化工生产对反应釜的要求越来越高:1.大容积化，这是增加产量，减少批量之间的质量误差，降低产品成本的有效途径和发展趋势。2.反应釜的搅拌器，已由单一搅拌器发展到双搅拌器或外加泵制循环。3. 以生产连续化和自动化代替笨重的间隙手工操作。4.合理利用热能，选择最佳的工艺操作条件[7]。 国外：反应釜的研究备受各国政府和机构的重视，生产必须严格按照相应的标准加工，检测并试运行。不锈钢反应釜，根据不同的生产工艺、操作条件等，反应釜的设计结构和参数不同[8]。采用新技术，在提高和保证设备质量的前提下降低难度减少维护成本。国外的自动化水平高，在大工厂当中已经实现了电脑自动化生产[9]。外国的许多研究人员也在致力于夹套传热反应装置的研究，其中由美国专家史蒂夫研制出的多孔介质夹套传热反应装置，受到了各个国家的一致好评，把传热效率大大的提升[10]。
夹套反应釜设计计算说明书 一、罐体和夹套设计计算 罐体几何尺寸计算 选择筒体和封头的形式 选择圆柱筒体及椭圆形封头。 确定筒体内径 已知设备容积要求，按式（4-1）初选筒体内径： 式中，V=，根据【2】38页表4-2，常反应物料为液-液类型， i =H 1/D 1=1～，取 i =，代入上式，计算得 1D ? 将D 1的估算值圆整到公称直径系列，取D 1=1100mm ， 确定封头尺寸 标准椭圆形封头尺寸查附表4-2，DN=1100mm ，选取直边高度h 2=25mm 。 确定筒体高度 当D 1=1100mm, h 2=25mm 时，由【2】附表D-2查得椭圆形封头的容积V 封= m 3，由附表D-1查得筒体1m 高的容积V 1m = m 3，按式（4-2）: H 1=(V-V 封)/V 1m =（）/= 考虑到安装的方便，取H 1=，则实际容积为 V= V 1m ×H 1+ V 封=×+= m 3 夹套几何尺寸计算 3 14i V D π ?罐体结构示意图
选择夹套结构 选择【2】39页图4-4 (b)所示结构。 确定夹套直径 查【2】表4-3, D 2= D 1+100=1100+100=1200mm 。套封头也采用椭圆形并与夹套筒体取相同直径。 确定夹套高度 装料系数η=操作容积/全容积== 按式4-4计算夹套高度： H 2≥(ηV- V 封)/ V 1m =× m 取H 2=750mm 。选取直边高度h 2=25mm 。 校核传热面积 查【2】附表D-2，由D 1=1100mm ，得罐体封头表面积F 1封= m 2 查【2】附表D-1，一米高筒体内表面积F 1m = m 2 校核传热面积： 实际总传热面积F=F 筒+ F 1封=F 1m ×H 2 +F 1封=×+= m 2> m 2，可用。 罐体及夹套的强度计算 确定计算压力 按工艺条件，罐体内设计压力P 1=；夹套内设计压力P 2= 液体静压力P 1H =ρgH 2×10-6=1000×××10-6=，取P 1H = 计算压力P 1c =P 1+P 1H =+= 夹套无液体静压，忽略P 2H ，故P 2c =P 2。 选择设备材料 分析工艺要求和腐蚀因素，决定选用Q235-A 热轧钢板，其中100℃-150℃下的许用应力为：[ó]t =113Mpa 。 罐体筒体及封头壁厚计算 罐体筒体壁厚的设计厚度为 []2 2c i d t c p D C p δσ?= +-
摘要 乙酸乙酯是一类重要的有机溶剂和有机化工基本原料，其用途非常广泛，目前我国采用传统的方法制备即乙酸和乙醇为原料，浓硫酸为催化剂直接催化合成乙酸乙酯。所以通过对乙酸乙酯的理化性质，社会用途与需求和国内外发展现状进行研究调查以及乙酸乙酯在实验室制法和工业生产各方面对比之后，为此对乙醇和乙酸的缩合进行了乙酸乙酯合成工艺的课程设计。本选题为年产量为年产5017吨乙酸乙酯的反应器的设计。对工业生产中的物料衡算，热量衡算和合成工艺的设备等方面为间歇釜式反应器的工业设计提供较为详尽的数据与图纸。本选题为年产量为年产5017吨乙酸乙酯的反应器的设计。 关键字：乙酸；乙醇；乙酸乙酯；合成工艺；间歇式反应器 Abstract Ethyl acetate is a kind of important organic solvents and basic organic chemical raw materials,
its application is very broad, our country prepared using traditional methods that acetic acid and ethanol as raw material, concentrated sulfuric acid catalyzed direct synthesis of ethyl acetate. So through the social use of physical and chemical properties of ethyl status quo needs, and conduct research and development at home and abroad as well as various aspects of ethyl acetate after comparing laboratory and industrial production system of law, for the condensation of ethanol and acetic acid were synthesis of ethyl curriculum design. The topic for the annual production of 5,017 tons annual output of ethyl reactor design. In industrial production of material balance, heat balance and synthesis process equipment to provide more detailed data and drawings for the batch tank reactor industrial design. The topic for the annual production of 5,017 tons annual output of ethyl reactor design. Key words: Acetic acid; Ethanol; Ethyl acetate; Synthesis process; Batch reactor 目录 摘要 (Ⅰ) Abstract (Ⅱ) 第一章前言 (4) 1.1 乙酸乙酯概述 (4)
长春理工大学 毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目： 6300L K型反应釜的设计 学院：机电工程学院 专业：过程装备与控制工程 姓名：赵真 学号:110331232 指导教师：姜吉光 开题时间：2015年3月20日
1.课题的目的和意义 1.1 课题的目的 化工设备毕业设计是培养我们学生设计能力的重要实践环节，通过毕业设计，可以使我们独立的运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识，综合的分析和解决工程实际问题的能力，因而在我们完成毕业设计后，应达到下列目的：（1）通过毕业设计，能够将我们所学的知识，在设计中综合的加以运用，使学到的知识得到巩固、加深和提高。 （2）使我们具有独立进行工程设计的能力，树立正确的设计思想，掌握化工容器及设备设计的基本方法和程序，为今后从事工程设计打下良好的基础。 （3）通过毕业设计可以使我们熟悉和运用设计资料，如有关国家颁布标准，以完成我们在机械设计方面所必备的基本训练。 1.2 课题的意义 反应釜是化学、医药及食品等工业中常用的典型设备之一。搪玻璃反应釜先用胎具将钢板压制成符合烧成要求的折流板，其横截面成类似字母“Ω”形，折流板的宽度H为釜体直径的1/8～1/6，折流板顶面弧度半径R为：3δ≤R≤150mm，δ为折流板钢板厚度，侧面弧度半径r为6～50mm，然后根据反应釜体积的大小，将折流板制成一层或多层，焊接在釜体内壁上，焊缝处处理圆滑过度后，进行搪烧，组装成成品，较好地改善了反应物料流动状态，提高了反应效率。搪玻璃设备运行中停车后的检验国内、国外高品质的制造商都选用高品质的钢板、焊条、瓷釉，钢板焊条含碳、硫、磷杂质低，钢板内晶格结构紧密并有微量元素以抑制制造过程中吸氢，瓷釉选用耐腐蚀性能好、耐温差急变性能优异、熔点低的瓷釉。搪烧时采用“低温长烧”、“搪烧后缓冷”的烧制工艺，一般在搪烧三次后就没有了气孔，以后的三到四次搪烧仅仅是瓷层的加厚，瓷层一半以上的厚度是致密不导电的，这样的瓷层耐腐蚀性能优异，腐蚀、摩擦、碰撞后即便瓷层厚度减薄也不会影响瓷层的性能。 本设计为6300L K型反应釜［2］。搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散，从而达到均匀混合；也可以加速传热和传质过程。搅拌操作的例子颇为常见，例如在化学实验室里制备某种盐类的水溶液时，为了加速溶解，常常用玻璃棒将烧杯中的液体进行搅拌。在工业生产中，搅拌操作是从化学工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等，作为工艺过程的一部分而被广泛应用，搅拌操作分机械搅拌和气流搅拌。气流搅拌是利用气体鼓泡通过液体层，对液体产生搅拌作用，但气泡的作用对液体所进行的搅拌是比较弱的，对粘度高的液体不适用，在工业生产中，大多数的搅拌操作均系机械搅拌。搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。本设计说明书着重对此作计算和说明。 搅拌设备在工业生产中的应用很广，尤其是化学工业中，很多的化工生产都 2
目录 一、设计任务 (2) 二、概述 (2) 1．乙酸乙酯性质及用途 (2) 2.乙酸乙酯发展状况 (3) 三. 乙酸乙酯的生产方案及流程 (4) 1、酯化法 (4) 2. 乙醇脱氢歧化法 (5) 3、乙醛缩合法 (6) 4、乙烯、乙酸直接加成法 (7) 5、确定工艺方案及流程 (8) 四．工艺计算 (8) 4.1. 物料衡算 (8) 4.2 初步物料衡算 (10) 五. 设备设计 (16) 5.1 精馏塔Ⅱ的设计 (16) 5.2最小回流比的估算 (18) 5.3 逐板计算 (20) 5.4 逐板计算的结果及讨论 (20) 六. 热量衡算 (21) 6.1 热力学数据收集 (21) 6.2 热量计算，水汽消耗，热交换面积 (23) 6.3 校正热量计算、水汽消耗、热交换面积(对塔Ⅱ) (26) 表10校正后的热量计算汇总表 (32)
乙酸乙酯车间工艺设计 一、设计任务 1.设计任务：乙酸乙酯车间 2.产品名称：乙酸乙酯 3.产品规格：纯度99% 4.年生产能力：折算为100%乙酸乙酯1880吨/年 5.产品用途：作为制造乙酰胺、乙酰乙酸酯、甲基庚烯酮、其他有机化合物、合成香料、合成药物等的原料；用于乙醇脱水、乙酸浓缩、萃取有机酸；作为溶剂广泛应用于各种工业中；食品工业中作为芳香剂等。 由于本设计为假定设计，因此有关设计任务书中的其他项目如：进行设计的依据、厂区或厂址、主要技术经济指标、原料的供应、技术规格以及燃料种类、水电汽的主要来源，与其他工业企业的关系、建厂期限、设计单位、设计进度及设计阶段的规定等均从略。 二、概述 1．乙酸乙酯性质及用途 乙酸乙酯又名乙酸乙酯，乙酸醚，英文名称Ethyl Acetate或 Acetic Ether Vinegar naphtha.乙酸乙酯是具有水果及果酒芳香的无色透明液体，其沸点为77℃，熔点为-83.6℃，密度为0.901g/cm3,溶于乙醇、氯仿、乙醚和苯等有机溶剂。 乙酸乙酯的重要用途是工业溶剂，它是许多树脂的高效溶剂，广泛应用于油墨、人造革、胶粘剂的生产中，也是清漆的组份。它还用于乙基纤维素、人造革、油毡、着色纸、人造珍珠的粘合剂、医用药品、有机酸的提取剂以及菠萝、香蕉、草莓等水果香料和威士忌、奶油等香料。此外，还用于木材纸浆加工等产业部门。对于用很多天然有机物的加工，例如樟脑、
文献综述 题目名称：晶化反应釜及温度控制系统 题目类别：毕业论文 专业：过程装备与控制工程 班级：08531 摘要:运用VB 语言, 编制了反应釜结构设计中相关设计参数和系数的自动查取程序, 以及反应釜结构尺寸的计算机辅助设计计算程序, 使反应釜的结构设计简单、易行, 避免了设计过程中繁琐、重复的劳动。 关键词:反应釜结构尺寸计算机辅助设计 搅拌设备广泛应用于化工、医药、农药及染料等行业。由于其操作条件的可控范围较广,又能适用多样化的生产, 应用越来越广泛。搅拌式反应釜是一种典型的搅拌反应设备, 由于过程换热的需要, 在一般情况下设备设有夹套及蛇管, 以满足传热要求。 釜体的设计是结构设计的第一步, 其包括反应釜的体积、直径及高度设计; 夹套的体积、直径及高度设计; 釜体及夹套的壁厚设计。尽管其结构设计本身并不复杂, 但当涉及到外压 计算时, 设计者要做大量的重复、繁琐的查取数据、重复计算及反复试算的工作, 设计效率较低。这种方法已不能适应设计及使用单位对产品设计质量及设计周期的要求, 且相关报道几乎没有。所以本文尝试用计算机对其进行辅助设计计算。 1设计方法 1.1反应釜容积、内径及高度的设计 反应釜釜体的主要部分是容器, 其筒体部分为圆柱形; 筒体的内径Di和高度H是首先要设计的内容, 其值取决于工艺要求, 其中设备容积V 为主要决定参数; 而设备的容积通常是由生产能力、装料系数等工艺参数确定。通常情况下, 可用式(1)、式(2)及式(3)求得。 1.2反应釜釜体及夹套的壁厚设计 通常情况下反应釜都存在着换热的需要。最常见的是夹套式反应釜, 其结构简单, 能起 到一定的换热效果。反应釜夹套的直径及高度一般由筒体的直径及高度按经验公式而定。由 于夹套内流体往往具有一定的压力, 计算釜体及其封头壁厚时, 需同时考虑承受内、外压力 的情况。通常是先按式(4)进行釜体及夹套壁厚的内压计算, 再按外压进行校核。若[P ]> P
0.95m 3 夹套反应釜设计计算说明书 一、罐体和夹套设计计算 1.1 罐体几何尺寸计算 1.1.1 选择筒体和封头的形式 选择圆柱筒体及椭圆形封头。 1.1.2 确定筒体内径 已知设备容积要求0.95m 3 ，按式（4-1）初选筒体内径： 式中，V=0.95m 3 ，根据【2】38页表4-2，常反应物料为液-液类型， i =H 1/D 1=1～1.3，取 i =1.3，代入上式，计算得 3 31440.95==1.032i 3.14 1.1V D π?? ? 将D 1的估算值圆整到公称直径系列，取D 1=1100mm ， 1.1.3 确定封头尺寸 标准椭圆形封头尺寸查附表4-2，DN=1100mm ，选取直边高度h 2=25mm 。 1.1.4 确定筒体高度 当D 1=1100mm, h 2=25mm 时，由【2】附表D-2查得椭圆形封头的容积V 封=0.1980 m 3 ，由附表D-1查得 筒体1m 高的容积V 1m =0.950 m 3 ，按式（4-2）: H 1=(V-V 封)/V 1m =（0.950-0.198）/0.95=0.7916m 考虑到安装的方便，取H 1=0.9m ，则实际容积为 V= V 1m ×H 1+ V 封=0.950×0.9+0.198=1.053 m 3 1.2 夹套几何尺寸计算 1. 2.1 选择夹套结构 选择【2】39页图4-4 (b)所示结构。 1.2.2 确定夹套直径 查【2】表4-3, D 2= D 1+100=1100+100=1200mm 。套封头也采用椭圆形并与夹套筒体取相同直径。 1.2.3 确定夹套高度 装料系数η=操作容积/全容积=0.9/0.95=0.85 按式4-4计算夹套高度： H 2≥(ηV- V 封)/ V 1m =(0.85×1.053-0.198)/0.95=0.734 m 取H 2=750mm 。选取直边高度h 2=25mm 。 1.2.4 校核传热面积 查【2】附表D-2，由D 1=1100mm ，得罐体封头表面积F 1封=1.3980 m 2 查【2】附表D-1，一米高筒体内表面积F 1m =3.46 m 2 31 4i V D π ?罐体结构示意图
《反应工程》 课程设计说明书 院（部）名称化学与材料工程学院学生姓名 设计项目乙酸乙酯的反应器设计 指导教师 专业班级化学工程与工艺
前言 反应工程课程设计是《化工设备机械基础》和《反应工程》课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是学生体察工程实际问题复杂性，学习初次尝试反应釜机械设计。化工设计不同于平时的作业，在设计中需要同学独立自主的解决所遇到的问题、自己做出决策，根据老师给定的设计要求自己选择方案、查取数据、进行过程和设备的设计计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的比较分析，择优选定最理想的方案和合理的设计。 反应工程是培养学生设计能力的重要实践教学环节。在教师指导下，通过裸程设计，培养学生独立地运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识，综合地分析和解决生产实际问题的能力。因此，当学生首次完成该课程设计后，应达到一下几个目的： 1、熟练掌握查阅文献资料、收集相关数据、正确选择公式，当缺乏必要的 数据时，尚需要自己通过实验测定或到生产现场进行实际查定。 2、在兼顾技术先进性、可行性、经济合理的前提下，综合分析设计任务要 求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常、安全可行所需的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。 3、准确而迅速的进行过程计算及主要设备的工艺设计计算及选型。 4、用精炼的语言、简洁的文字、清晰地图表来表达自己的设计思想和计算 结果。 化工设备机械基础课程设计是一项很繁琐的设计工作，而且在设计中除了要考虑经济因素外，环保也是一项不得不考虑的问题。除此之外，还要考虑诸多的政策、法规，因此在课程设计中要有耐心，注意多专业、多学科的综合和相互协调。
摘要 随着国内聚氯乙烯行业的竞争越来越激烈，小规模聚氯乙烯生产设备将越来越表现出不经济性。考虑到今后国内新建聚氯乙烯生产设备规模至少将在20万t/a 以上，60m3聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术具有很大的推广前景。由于引进国外60m3以上聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术的设备和技术费用相当昂贵，在今后较长一段时期内，国产化60m3聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术将是企业的理想选择。因此，60m3聚氯乙烯反应釜的设计和成套工艺技术的开发，将极大的推动国内PVC行业的技术进步和长远发展。本次毕业设计是设计一个60m3聚氯乙烯反应釜，考虑到了筒体所受的内压和外压，进行了罐体和夹套内压强度计算，对罐体进行了外压强度校核，另外还设计了搅拌装置与传动装置，并对其进行了强度和刚度校核。 关键词：聚氯乙烯; 反应釜；设计 Abstract With the domestic PVC industry more competitive, PVC production equipment for small-scale will become more and more non-economic. Tacking into account the future of domestic new PVC production equipment will be at least more than 200,000t/a, 60m3PVC reactor and packaged process have a great spread. The equipment investments and construction investments for bring in the 60m3 PVC reactor and packaged process is so expensive that the companies should choose the 60m3 PVC reactor and packaged process that we have in the near future. So, the design of the 60m3PVC reactor and the study of packaged process have great historical significance and far-reaching impact in the history of domestic PVC production, will greatly promote the development of domestic PVC industry.This graduation design is to design a 60m3PVC reactor.This design considered the cylinder body from the internal pressure and the external pressure，Tank and jacket were calculated compressive strength，and the tank strength of the external pressure was checked.In addition, I also designed a mixing device and transmission device and checked its strength and stiffness. Key words: PVC; reactor; design