学院：化工学院专业：化学工程与工反应器设计一、设计任务-1-二、确定反应器及各种条件-1-三、反应釜相关数据的计算-1-1。体积-1-2.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.实际换热面积-4-3。冷却水流量-4-六、搅拌器的选择-4-七、设计结果一览表-5-八、参考文献错误!未定义书签。-1-Vr-Q=A0A=CX/rrA0AfAA0.00175x0.5=65.69mm1.332x10-5、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CA0=0.00175km0/L。设计一反应器以达到要求。A0二、确定反应器及各种条件选用连续釜式反应器(CSTR)，选用螺旋导流板夹套，取X=0.5,查文献资料得：可取反Af应温度为100°C,反应动力学方程为r=kC2(k=17.4L/(kmol・min))(A为乙酸)搅拌釜AA内的操作压力为p二O.IMPa；夹套内为冷却水，入口温度为30C,出口温度为40C,工cr作压力p'二0.2MPa；cr反应方程为：CHCOOH+CHCHCHCHOHTCHCHCHCHOOCCH+HO33222322232三、反应釜相关数据的计算1。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.9x1031原料处理量:Q=——Xx0.00175=3284.07L/h=54.73L/min024x1160.5反应器出料口物料浓度:C=C(1-X)=0.00175x(1-0.5)=0.00087fkmol/LAA0Af反应釜内的反应速率：r=kC2=17.4x0.0008752=1.332x10-5kmol/LAA理论体积：V=QT=54.73x65.69=3595.21Lr0V3595.21取装填系数为0。75,则反应釜的实际体积为：V=0_75=0_75=4793・6L=4-794m3-2-故名义厚度8=6+0.8+2=8.8mmn外径D=1600+2x8.8=1617.6mm01617,6=25.66m>>2.1m为短圆筒2.内筒的高度和内径由于此反应为液-液反应，故而取H/D=1.2iI14V筒体内径D=3=]^.72mi3nH/D圆整并查《化工机械基础》附录12,选取筒体直径D=1600mmi查得此时1m高的容积为V=2.017m3,1m高的表面积为F=5.03m211查得当DN=1600mm时，椭圆形封头曲面高度h二400mm,直边高度h二40mm,内表12面积A=2.97m2，容积V=0.617m3hhV-V筒体咼度H=V~r=2,06m圆整为2。1m因此H/D=2.1/1.6〜1.3在1〜1.3的范围内，故而设计合理i3.内筒的壁厚由于反应液有腐蚀性，故而选用Q235-A为筒体材料；内筒受外压大于内压，故为外压容器；查得100°C时Q235-A材料的弹性模量Et=2.03xl05MPa取有效壁厚8e=6mm，负偏差C1=°・8mm，腐蚀浴度C2=2mm・'临界长度L=1.17D0=1.17x1617.6x■cr088.81e(8/D)2.5(6/1617.6)2.5临界压力p=2.59Et二0=2.59x2.03x105x=0.34MPacrH/D2100/161760由于p=1.1x0.2=0.22MPa
>S实1jh由此可见此反应釜的换热面积足够.3。冷却水流量冷却水的定性温度t=(30+40)/2=35°C查得此时比热容为C=4.174KJ/(Kg-°C)pQ=0.15Kg/s=0.15L/sC(40—30)p所需的冷却水的量也比较少。六、搅拌器的选择由D=1600mm查《化工设计》相关反应釜的技术指标可得:i选择的搅拌器功率为5。5KW,搅拌轴的公称直径为95mm-5-七、设计结果一览表反应器类型CSTR实际体积（m3）4。794内筒直径（mm）1600内筒高度（m）2.1内壁材料Q235-A夹套直径（mm）1800夹套咼度（m）1。6内筒壁厚（mm）7.8夹套壁厚（mm）3。45所需换热面积（m2）1。71实际换热面积（m2）11。01冷却水流量（L/s）0。15换热系数（W/（m2・°C）50
