连续搅拌釜式反应器设计.docx

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连续搅拌釜式反应器设计

连续搅拌釜式反应器设计

一、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

。

设计一反应器以达到要求。

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

，查文献资料得：

可取反应温度为100℃，反应动力学方程为

（A为乙酸）搅拌釜内的操作压力为

；夹套内为冷却水，入口温度为30℃，出口温度为40℃，工作压力

;

反应方程为：

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。

筒体高度

圆整为2.1m

因此

在1~1.3的范围内，故而设计合理

3.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℃时Q235-A材料的弹性模量

取有效壁厚

，负偏差

，腐蚀浴度

故名义厚度

外径

临界长度

为短圆筒

临界压力

由于

故设计合理

四、夹套的计算

1.夹套的内径和高度

由于

，所以

由于查《化工机械基础》附录中无1700mm公称直径，故而取

夹套高度

圆整为

2.夹套壁厚

夹套为内压容器；同内筒一样，选用Q235-A为夹套材料；

查得在30℃~70℃范围内许用应力

设计压力

取

所以：

计算壁厚

圆整为

设计壁厚

名义壁厚

即：

夹套壁厚为3.45mm

五、换热计算

1.所需的换热面积

查得此反应的反应热

所以热负荷

由于本次反应传热为一边为恒温的传热，故：

依经验取

所以理论所需换热面积

考虑15%的面积浴度，

2.实际换热面积

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

查得此时比热容为

因此冷却水的流量为

由此可见：

反应放热较少，所需的冷却水的量也比较少。

六、搅拌器的选择

由

查《化工设计》相关反应釜的技术指标可得：

选择的搅拌器功率为5.5KW，搅拌轴的公称直径为95mm

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

夹套高度（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·℃）

50