连续搅拌釜式反应器设计.docx

学院：化工学院
专业：化学工程与工艺
目录
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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。
原料处理量：
反应器出料口物料浓度：
反应釜内的反应速率：
空时：
理论体积：
取装填系数为，则反应釜的实际体积为：
2.内筒的高度和内径
由于此反应为液—液反应，故而取
筒体内径
圆整并查《化工机械基础》附录12，选取筒体直径
查得此时1m高的容积为，1m高的表面积为
查得当时，椭圆形封头曲面高度，直边高度，内表面积，容积
筒体高度圆整为
因此在1~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
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，搅拌轴的公称直径为95mm
设计结果一览表
反应器类型CSTR实际体积（m3）内筒直径（mm）1600内筒高度（m）内壁材料Q235-A夹套直径（mm）1800夹套高度（m）内筒壁厚（mm）夹套壁厚（mm）所需换热面积（m2）实际换热面积（m2）冷却水流量（L/s）换热系数（W/(m2·℃）50