【正文】 量為 F 酯 = 0088 1050 39 3 ?? ? kmol/h 乙酸的流量 : 乙酸采用工業(yè)二級品（含量 98%），乙酸與乙酸 乙 酯的物質(zhì)的量比為 1:1，乙酸的轉(zhuǎn)化率 為 59%,物料損失以 5%計， 則乙酸的進料量 FA0= ??? kmol/h 乙 醇的流量 : 乙酸 與乙 醇 的摩爾配比為 1： 5，則 乙 醇的進料量為 F 乙 醇 =5=總物料量流量 : F= FA0+F 乙 醇 =+ = kmol/h 10 硫酸的流量 : 總物料的質(zhì)量流量如下計算， W 總 =FAMA+F 乙 醇 M 乙 醇 +W 硫 酸 = hkg / ???? 因硫酸為總流量的 1%，則 W 硫 酸 = =，即可算其物質(zhì)的量流量 F 硫 酸 =表 物料進料量表 名稱 乙酸 乙 醇 濃硫酸 流量 kmol/h 反應(yīng)體積及反應(yīng)時間計算 當 乙 醇過量時，可視為對乙酸濃度為二級的 反應(yīng)，其反應(yīng)速率方程2AA kcr??（ A為乙酸） 當反應(yīng)溫度為 80℃ ，催化劑為硫酸時，反應(yīng)速率常數(shù) k= m in )/( ?kmo lL =() 因為 乙 醇大大過量，反應(yīng)混合物密度視為恒定，等于 30A mk m o 1 0 0 ??? ?? 當乙酸轉(zhuǎn)化率 為 59%時 ，由間歇釜反應(yīng)有： ) 1( 1)11(11)(02??????????? ??AAcAc A o AAcAc A o AA cckcdckrdct 根據(jù) 經(jīng)驗取非生產(chǎn)時間ht ?，則反應(yīng)體積 30AO )( )39。 故采用一條的生 產(chǎn)線生產(chǎn)即可，即兩釜串聯(lián)， 反應(yīng)器的體積 V53 反應(yīng)時間 : 連續(xù)性反應(yīng)時間 hr ccvV A AA )( 210 ?? ??? ???? 設(shè)計方案的選擇 經(jīng)上述計算可知 ,間歇釜進料需要 1個 ,而連續(xù)性進料需 2 個 。 （工藝流程圖見圖紙） 13 表 物料物性參數(shù) [4] 表 乙酸規(guī)格質(zhì)量 [5] 物料衡算 根據(jù)乙酸的每小時進料量為 ∕h在根據(jù)它的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)物的初始質(zhì)量比算出各種物質(zhì)的進料和出料量，具體結(jié)果如下表 ： 物質(zhì) 進料 /kmol h 出料 /kmol h 乙酸 乙醇 乙酸乙酯 0 水 0 名稱 密度3/mg（ 80oC） 熔點 /oC 沸點 /oC 黏度 / 百分含量 乙酸 118 98% 乙醇 98% 乙酸乙酯 98% 項目 一級 二級 外觀 ≤ 鉑鈷 30 號，透明液體無懸浮物 KMnO4 試驗 /min ≥ —— 乙酸含量 /% 甲酸含量 /% 乙醛含量 /% 蒸發(fā)殘渣 /% 重金屬 (以 Pb計 )/% 鐵含量 /% 14 熱量衡算 1Q ： 進入反應(yīng)器物料的能量， KJ 2Q ：化學(xué)反應(yīng)熱， KJ 3Q ：供給或移走的熱量，有外界向系統(tǒng)供熱為正，有系統(tǒng)向外界移去熱量為負， KJ 4Q ：離開反應(yīng)器物料的熱量， KJ 每摩爾各種物 質(zhì) 在不同條件下的 ,pmc 值 對于氣象物質(zhì)，它的氣相熱容與溫度的函數(shù)由下面這個公式計算： 23,pmc A B T CT D T? ? ? ? 各種液相物質(zhì)的熱容參數(shù)如下 : 表 液相物質(zhì)的熱容參數(shù) [6] 物質(zhì) A B102 C104 D106 乙醇 乙酸 乙酸乙酯 水 由于乙醇和乙酸乙酯的沸點為 ℃ 和 ℃ ，所以： （ 1） 乙醇的 ,pmc 值 113624232) 5 1,(,?? ???????????????????Kmo lJDTCTBTAc klmp （ 2） 乙酸乙酯的 ,pmc 值 113624232) 5 0,(,?? ???????????????????Kmo lJDTCTBTAc klmp （ 3） 水的 ,pmc 值 15 113624232)373,(,2?? ?????????????????Kmo lJDTCTBTAc klOHmp 各種氣 相 物質(zhì)的參數(shù) 表 氣相物質(zhì)的熱容參數(shù) 物質(zhì) A B103 C105 D108 乙醇 乙酸乙酯 （ 1） 乙醇的 ,pmc 值 113825332)3 73,g(,?? ????????????????Km o lJDTCTBTAc kmp （ 2） 乙酸乙酯的 ,pmc 值 113825332)373,g(,?? ???????????????Km o lJDTCTBTAc kmp 每摩爾物質(zhì)在 80℃ 下的焓值 （ 1） 每摩 爾水的焓值 1353298)l , 3 5 3KoH(,o)m ( Hr 22 ?????? m o lkJdTc mp 同理： （ 2） 每摩爾的乙醇的焓值 1333 533 51)l , 35 3 KOHHC(,v a p3 532 98)l , 35 1 KOHHC(,OH )Hm ( Cr)351353()298351(H 525252?????????????????????m o lkJdTcHdTc mpmmp ， （ 3） 每摩爾乙酸的焓值 1353298)l , 3 53 K(,C OOH )m ( C Hr 33 ?????? m o lkJdTc C OOHCHmp （ 4） 每摩爾乙酸乙酯的焓值 16 1)l , 3 5 3 K(,v a )l , 3 5 0 . 2 K(,)HC O O Cm ( C Hr 523523523?????????m olkJcHdTc HC O O CCHmpmHC O O CCHmp ， 總能量衡算 （ 1） 1Q 的計算 133O H )Hm ( CrC O OH )m ( C HrC O OHCH1HnHnQ 525233???????????????m o lkJOHHC （ 2） 2Q 的計算 13C OOH )m ( C HrOH )Hm ( Cr)HC OOCm ( C HrO)m ( Hr32)()HHHH( 3525233??????????????????m o lkJ （ 3） 4Q 的計算 13333)HC OOCm ( C Hr1OH )Hm ( Cr1)m(r1O)m ( Hr14HnHnHHnQ 52352352523332??????????????????????????m o lkJn HC OOCCHOHHCC OOHCHC OOHCHOH因為： 1 2 3 4Q Q Q Q? ? ? 即： 9 4 6 7 0 0 8 5 6 99 6 3 0 0 1 6 0 2143 ?? 求得： 3Q = /hKJ 3Q 0，故應(yīng)是系統(tǒng)向外界 放 熱。因此一般情況下，高徑比應(yīng)選擇大一些。 20 鋼板負偏差 mmC ? 設(shè)計厚度 mmCSS d ????? 名義厚度 mmCSS dn ????? 按鋼制容器的制造取壁厚 mmSn 5? 釜體封頭厚 計算厚度 ? ? mmPDPS ct ic ????? ????? ? 鋼板負偏差 mmC ? 設(shè)計厚 度 mmCSS d ????? 名義厚度 mmCSS dn ????? 圓整取 mmSn 5? 按鋼制容器的制造取壁厚 mmSn 6? 考慮到封頭的大端與筒體對焊，小端與釜體筒體角焊，因此取筒體壁厚與封頭的壁厚一致，即 S 筒 = mmSn 6? 21 第四章 反應(yīng)釜夾套的設(shè)計 夾套 DN、 PN 的確定 夾套的 DN 由夾套的筒體內(nèi)徑與釜體筒體內(nèi)徑之間的關(guān)系可知： 1 0 0 1 6 0 0 0 0 1 7 0 0jiD D m m? ? ? ? ? 夾套的 PN 由設(shè)備設(shè)計條件可知，夾套內(nèi)介質(zhì)的工作壓力為常壓，取 PN=，由于壓力不高所以夾套的材料選用 Q235—B 卷制 Q235—B 材料在 100℃ 是的許用應(yīng)力 [σ]t=113MPa 焊縫系數(shù)的確定 取焊縫系數(shù) φ=（雙面對接焊， 100％無損探傷） 腐蝕裕量 C2=2mm 夾套筒體的壁厚 計算厚度 ? ? 0 . 2 5 1 7 0 0 1 . 92 1 1 3 1 0 . 2 52 cit cPDS m mP? ?? ? ?? ? ??? 鋼板負偏差 mmC ? 設(shè)計厚度 2 2 S C mm? ? ? ? ? 名義厚度 1 S C m m? ? ? ? ? 圓整取 mmSn 5? 按鋼制容中 DN=1800mm的壁厚最小不的小于 6mm所以取 mmSn 6? 22 夾套筒體的高度 mD vfVHij 44 22?? ????? ?? 圓整取 mm1400H j ? 夾套的封頭 封頭的厚度 夾套的下封頭選標準橢球封頭，內(nèi)徑與筒體（ mmDj 3400? ）相同 。如果反應(yīng)釜內(nèi)進行的是吸熱反應(yīng)，則需進行傳熱面積的校核。水壓試驗合格后再做氣壓試驗。水壓試驗合格后再做氣壓試驗。根據(jù)介質(zhì)黏度由小到大，各種攪拌器的選用順 序是推進式、渦輪式、槳式、錨式和螺帶式。對結(jié)晶過程，小晶粒選渦輪式，大晶粒選槳葉式為宜。 ecR 可以查 文獻 [11]上湍流一層流大的轉(zhuǎn)折點得出。 攪拌抽臨界轉(zhuǎn)速校核計算 由于反應(yīng)釜的攪拌軸轉(zhuǎn) 速 n =90 /minr ＜ 200 min/r ，故不作臨界轉(zhuǎn)速校核計算。 法蘭： DN50 HG 2059297 溫度計接管： ? 45， L=100mm，無縫鋼管 法蘭： DN40 HG 2059297 不凝氣體排出管： ? 32， L=100 mm，無縫鋼管 法蘭： DN25 HG 2059297 壓料管： ? 57， L=200 mm，無縫鋼管 法蘭： DN50 HG 2059297 壓料管套管： ? 1084， L=200 mm， 10 號鋼 法蘭： DN100 HG 2059297 29 第七章 車間設(shè)備布置設(shè)計 車間布置設(shè)計 概述 車間布置設(shè)計是完成設(shè)備工藝設(shè)計和初步設(shè)計工藝流程之后的設(shè)計內(nèi)容。 車間布置設(shè)計的主要工作是設(shè)備的布置，重點協(xié)作伙伴是建筑專業(yè)。要做到上述各點必須充分與正確地利用有關(guān)的國家標準與設(shè)計規(guī)范，特別是人們已積累的經(jīng)驗。 確定管道、電氣儀表 管 線及采暖通風管道的走向和位置。車間布置設(shè)計開始，設(shè)計進入各專業(yè)間共同協(xié)作階段，工藝專業(yè)在此階段除工藝設(shè)計本身外，還需要了解和考慮總圖、土建、設(shè)備、儀表、電氣、供排水等專業(yè)及機械、安裝、操作等各方面的要求。標記為： DN 40 HG 21570—95。/m。 攪拌槳的尺寸及安裝位置 葉輪直徑與反應(yīng)釜的直徑比一般為 ~[10]，一般取 ，所以葉輪的直徑 160 0 800id D m m? ? ? ?， 葉輪據(jù)槽底的安裝高 度 1 1 .0 1 .0 8 0 0 8 0 0H d m m? ? ? ?； 葉輪的葉片寬度 80 0 16 0W d mm? ? ? ?， 葉輪的葉長度 5 5 80 0 20 0l d mm? ? ? ?， 液體的深度 1i1 .0 D 1 6 0 0 mHm??； 擋板的數(shù)目為 4，垂直安裝在槽壁上并從槽壁地延伸液面上，擋板寬度 160 0 160 m mbWD? ? ? ? 槳葉數(shù)為 6，根據(jù)放大規(guī)則，葉端速度設(shè)為 ,則攪拌轉(zhuǎn)速為： 4 .3 4 .3 1 .5 2 /3 .1 4 0 .8n r sd?? ? ??， 取 /n r s? 攪拌功率的計算 采用永田進治公式進行計算： 42 .1 5 7 1 0 /Pa s? ??? 26 22 641 . 0 1 . 5 8 5 0 7 . 0 9 1 0 3 0 02 . 1 5 7 1 0e dnR ?? ???? ? ? ? ?? 221 .5 0 .8 0 .2 2 99 .8 1r ndF g ?? ? ?[13] 由于 eR 數(shù)值很大，處于湍流區(qū)，因此，應(yīng)該安裝擋板，一小車打旋現(xiàn)象。制乳濁液、懸浮液或固體溶解宜選渦輪式，其循環(huán)量大和剪切強。 同一攪拌操作可以用多種不同構(gòu)型的攪拌設(shè)備來完成，但不同的實施方案所需的設(shè)備