乙酸乙酯反应釜设计书

乙酸乙酯反映釜设计书XXX大学XXX专业姓名XXX重要符号一览表V——反映釜的体积t——反映时间——反映物A的起始浓度——反映物的B起始浓度——反映物S的起始浓度f——反映器的填充系数——反映釜的内径H——反映器筒体的高度——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——筒壁的设计厚度——筒壁的名义厚度——反映器夹套筒体的高度v——封头的体积——水压实验压力——夹套的内径Q——乙酸的用量Q0——单位时间的解决量目录第1章设计题目 1第2章设计任务及操作条件 22.1解决能力 22.2设备形式 22.3操作条件 3第3章 热量核算 43.1工艺流程 43.2物料衡算 43.3能量衡算 43.3.1热量衡算总式 43.3.2每摩尔各种物值在不同条件下的值 53.3.3各种气象物质的参数如下表 63.3.4每摩尔物质在100℃下的焓值 63.3.5总能量衡算 73.4换热设计 83.4.1水蒸气的用量 8第4章 反映釜釜体设计 104.1反映器的直径和高度 104.2筒体壁厚的设计 114.2.1设计参数的拟定 114.2.2筒体的壁厚 114.3釜体封头厚 11第5章 反映釜夹套的设计 135.1夹套DN、PN的拟定 135.1.1夹套的DN 135.1.2夹套的PN 135.2夹套筒体的壁厚 135.3夹套筒体的高度 145.4夹套的封头 145.4.1封头的厚度 145.5传热面积校核 14第6章 反映釜釜体及夹套的压力实验 156.1釜体的水压实验 156.1.1水压实验压力的拟定 156.1.2水压实验的强度校核 156.1.3压力表的量程、水温 156.1.4水压实验的操作过程 156.2夹套的液压实验 166.2.1水压实验压力的拟定 166.2.2水压实验的强度校核 166.2.3压力表的量程、水温 166.2.4水压实验的操作过程 16第7章 搅拌器的选型 177.1搅拌桨的尺寸及安装位置 177.2搅拌功率的计算 177.3搅拌轴的的初步计算 187.3.1搅拌轴直径的设计 187.3.2搅拌抽临界转速校核计算 197.4联轴器的型式及尺寸的设计 19结论 19参考书目 20一设计题目500t/a安定车间反映器设计二设计任务及操作条件2.1解决能力500（吨/年）2.2设备形式2.3操作条件2.2原料液起始浓度乙醇和水的起始浓度将速率方程变换成转化率的函数 其中：2.3反映时间2.4反映体积反映器的实际体积

第3章 热量核算3.1工艺流程反映釜的简朴工艺流程图3.2物料衡算根据乙酸的每小时进料量为，在根据它的转化率和反映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：物质进料出料乙酸23.67514.21乙醇36.3026.83乙酸乙酯09.47水81.6890.153.3能量衡算3.3.1热量衡算总式式中：进入反映器无聊的能量，：化学反映热，：供应或移走的热量，有外界向系统供热为正，有系统向外界移去热量为负，：离开反映器物料的热量，3.3.2每摩尔各种物值在不同条件下的值对于气象物质，它的气相热容与温度的函数由下面这个公式计算：[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物质AB×103C×103D×103乙醇-67.444218.4252-7.297261.05224乙酸65.981.4690.15—乙酸乙酯155.942.3697-1.99760.4592水50.81112.12938-0.6309740.0648311由于乙醇和乙酸乙酯的沸点为78.5℃和77.2℃，所以：乙醇的值同理：乙酸乙酯的值(3)水的值乙酸的值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]物质AB×103C×103D×103乙醇6.7318422.315286-12.116262.493482乙酸乙酯24.542753.288173-9.9263021.998997乙醇的值乙酸乙酯的值3.3.4每摩尔物质在100℃下的焓值(1)每摩尔水的焓值同理：每摩尔的乙醇的焓值每摩尔乙酸的焓值每摩尔乙酸乙酯的焓值3.3.5总能量衡算（1）的计算物质进料出料乙酸23.67514.21乙醇36.3026.83乙酸乙酯09.47水81.6890.15（2）的计算 （3）的计算由于：即：++=求得：=45437.274>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[5]

第4章 反映釜釜体设计4.1反映器的直径和高度在已知搅拌器的操作容积后，一方面要选择罐体适宜的高径比（H/Di），以拟定罐体的直径和高度。选择罐体高径比重要考虑以下两方面因数：高径比对搅拌功率的影响：在转速不变的情况下，（其中D—搅拌器直径，P—搅拌功率），P随釜体直径的增大，而增长很多，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。高径比对传热的影响：当容积一定期，H/Di越高，越有助于传热。3—1高径比的拟定通常才用经验值表[6]种类罐体物料类型H/Di一般搅拌釜液—固或液—液相物料1~1.3气—液相物料1~2发酵罐类气—液相物料1.7~2.5假定高径比为H/Di=1.2，先忽略罐底容积[7]取标准表3—2 用标准椭球型封头参数见表[8]公称直径（mm）曲面高度（mm）直边高度（mm）内表面积（m2）容积（m3）32008004011.54.61筒体的高度釜体高径比的复核满足规定4.2筒体壁厚的设计4.2.1设计参数的拟定表3—3 反映器内各物质的饱和蒸汽压[9]物质水乙酸乙醇乙酸乙酯饱和蒸汽压（MPa）0.1430.080.3160.272该反映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，该反映器的设计压力Pc=1.1P=1.1×0.4MPa=0.44MPa该反映釜的操作温度为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焊缝系数的拟定取焊缝系数φ=1.0（双面对接焊，100％无损探伤）腐蚀裕量C2=2mm4.2.2筒体的壁厚计算厚度 [10]钢板负偏差 设计厚度 名义厚度 按钢制容器的制造取壁厚 4.3釜体封头厚计算厚度 钢板负偏差 设计厚度 名义厚度 按钢制容器的制造取壁厚

第5章 反映釜夹套的设计5.1夹套DN、PN的拟定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：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焊缝系数的拟定取焊缝系数φ=1.0（双面对接焊，100％无损探伤）腐蚀裕量C2=2mm5.2夹套筒体的壁厚计算厚度 钢板负偏差 设计厚度 名义厚度 按钢制容中DN=3400mm的壁厚最小不的小于8mm所以取5.3夹套筒体的高度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（）相同。夹套的上封头选带折边形的封头，且半锥角。计算厚度 钢板负偏差 设计厚度 名义厚度 按钢制容中DN=3400mm的壁厚最小不的小于8mm所以取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5.5传热面积校核由于反映釜内进行的反映是放热反映，产生的热量不仅可以维持反映的不短进行，且会引起反映釜内的温度升高。为防止反映釜内温度过高，在反映釜的上方设立了冷凝器进行换热，因此不需要进行传热面积的校核。假如反映釜内进行的是吸热反映，则需进行传热面积的校核。

第6章 反映釜釜体及夹套的压力实验6.1釜体的水压实验6.1.1水压实验压力的拟定6.1.2水压实验的强度校核16MnR的屈服极限由所以水压强度足够6.1.3压力表的量程、水温压力表的最大量程：P表=2=2×0.55=1.1或1.5PTP表4PT即0.825MPaP表2.2水温≥5℃6.1.4水压实验的操作过程操作过程：在保持釜体表面干燥的条件下，一方面用水将釜体内的空气排空，再将水的压力缓慢升至0.55，保压不低于30，然后将压力缓慢降至0.44，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。水压实验合格后再做气压实验。6.2夹套的液压实验6.2.1水压实验压力的拟定且不的小于（p+0.1）=0.35MPa所以取6.2.2水压实验的强度校核Q235—B的屈服极限由所以水压强度足够6.2.3压力表的量程、水温压力表的最大量程：P表=2=2×0.35=0.7或1.5PTP表4PT即0.525MPaP表1.4水温≥5℃6.2.4水压实验的操作过程操作过程：在保持釜体表面干燥的条件下，一方面用水将釜体内的空气排空，再将水的压力缓慢升至0.35，保压不低于30，然后将压力缓慢降至0.275，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。水压实验合格后再做气压实验。

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，但重要考虑的因素是介质的黏度、搅拌过程的目的和搅拌器能导致的流动形态。同一搅拌操作可以用多种不同构型的搅拌设备来完毕，但不同的实行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。为了经济高效地达成搅拌的目的，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动式、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动式，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。气体吸取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。根据以上本反映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映釜的直径比一般为0.2~0.5[12]，一般取0.33，所以叶轮的直径，取；叶轮据槽底的安装高度；叶轮的叶片宽度，取；叶轮的叶长度，取；液体的深度；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：，取7.2搅拌功率的计算采用永田进治公式进行计算：[13]由于数值很大，处在湍流区，因此，应当安装挡板，一小车打旋现象。功率计算需要知到临界雷诺数，用代替进行搅拌功率计算。可以查表上湍流一层流大的转折点得出。查表知：所以功率：，取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＝3，搅拌轴的转速＝90，根据文献取用材料为1Cr18Ni9Ti，[]＝40，剪切弹性模量＝8.1×104，许用单位扭转角[]＝1°/m。由得：= 运用截面法得：=（）由得：=搅拌轴为实心轴，则：=≥57.05mm取＝60mm（2）搅拌轴刚度的校核：由刚度校核必须满足：，即：所以搅拌轴的直径取＝60mm满足条件。7.3.2搅拌抽临界转速校核计算由于反映釜的搅拌轴转速=90＜200，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：40HG21570—95。结论依据GB150-1988《钢制压力容器》尺寸为反映器体积为，反映釜高为3320mm，直径3200mm，完毕设计任务，达成实际规定。

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，2023.4[2]柴诚敬主编，《化工原理》上册[M]，北京：高等教育出版社，2023.9[3]李少芬主编，反映工程[M]，北京：化学工业出版社，2023.2[4]王志魁编.《化工原理》[M].北京:化学工业出版社，2023.[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.2023.[6]金克新,马沛生编.《化工热力学》[M],北京:化学工业出版社.2023[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,2023.[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,2023.[9]柴诚敬编.《化工原理》[M].北京:高等教育出版社,2023.[10]管国锋,赵汝编.《化工原理》[M].北京:化学工业出版社,2023.[11]朱有庭,曲文海编.《化工设备设计手册》[M].化学工业出版社,2023.[12]丁伯民,黄正林编.《化工容器》[M].化学工业出版社.2023.[13]王凯,虞军编.搅拌设备[M].北京:化学工业出版社.2023.

总结在为期两周的设计里，在此课程设计过程中一方面要感谢老师，在这次课程设计中给予我们的指导，由于是初次做反映工程课程设计，所以，再设计整个过程中难免碰到这样那样的难题不知该如何解决，幸好有尚书勇耐心教导，给予我们及时必要的指导，在此向尚老师表最真挚的感谢！从尚老师开始说要在做课程设计开始，我就一直紧张我到最后交不了稿，由于这都到期末了，有很多门专业课要考试，必须花上大量的时间复习，加上前面我们做了一个化工原理的课程设计，知道里面有很多需要查阅的东西，所以天天就一直在想到底是复习还是做课程设计。知道今天为止，我终于两不误，把两样事情都顺利地完毕了。课程设计不同于书本理论知识的学习，有些问题是实际实践