化學(xué)反應(yīng)工程課程設(shè)計(jì)--年產(chǎn)5014噸乙酸乙酯的反應(yīng)器的設(shè)計(jì)-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 酯的反應(yīng)器的設(shè)計(jì) 二、設(shè)計(jì)條件 生產(chǎn)規(guī)模：（5000+學(xué)號(hào)） 噸/年 生產(chǎn)時(shí)間：連續(xù)生產(chǎn)8000小時(shí)/年，間隙生產(chǎn)6000小時(shí)/年 物料損耗：按5%計(jì)算 乙酸的轉(zhuǎn)化率：（50+學(xué)號(hào)）%（1—10號(hào)）；（40+學(xué)號(hào)）%（11—20號(hào)）（30+學(xué)號(hào)）%（21—30號(hào)）；（20+學(xué)號(hào)）%（31—40號(hào)）（10+學(xué)號(hào)）%（41—50號(hào)）三、反應(yīng)條件反應(yīng)在等溫下進(jìn)行，反應(yīng)溫度為80℃，以少量濃硫酸為催化劑，硫酸量為總物料量的1%，當(dāng)乙醇過(guò)量時(shí)，其動(dòng)力學(xué)方程為： rA=kCA2。 反應(yīng)部分的流程設(shè)計(jì)（畫出反應(yīng)部分的流程圖）（需根據(jù)計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行比較做改動(dòng)）反應(yīng)器的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算生產(chǎn)線數(shù)，反應(yīng)器個(gè)數(shù)，單個(gè)反應(yīng)器體積。繪制主要設(shè)備的裝配圖。所以通過(guò)對(duì)乙酸乙酯的理化性質(zhì)，社會(huì)用途與需求和國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行研究調(diào)查以及乙酸乙酯在實(shí)驗(yàn)室制法和工業(yè)生產(chǎn)各方面對(duì)比之后，為此對(duì)乙醇和乙酸的縮合進(jìn)行了乙酸乙酯合成工藝的課程設(shè)計(jì)。摘要重寫，主要寫出為什么做本次設(shè)計(jì)，即課題的背景意義。 Ethanol。目錄主要是針對(duì)全文的一個(gè)說(shuō)明，方便參考11級(jí)制藥工程《制藥反應(yīng)工程》 I課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 I摘要 IIIAbstract IV第一章 前言 4 4 4 4 國(guó)外情況 4 國(guó)內(nèi)情況 4第二章 乙酸乙酯制備工藝的比較 4 4 4第三章 工藝流程圖設(shè)計(jì) 4第四章 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 4 設(shè)計(jì)依據(jù) 4 4 4 4 4 4 4 流量的計(jì)算 4 反應(yīng)體積及反應(yīng)時(shí)間計(jì)算 4 4 4 4第五章 熱量衡算 4 4 4 4℃下的焓值 4 4 換熱設(shè)計(jì) 4 水蒸氣的用量 4 4 筒體和封頭的幾何參數(shù)的確定 4 筒體和封頭的型式 4選擇圓筒體，橢圓形封頭。能與氯仿、醇、丙酮及醚等混溶,微溶于水。乙酸乙酯具有果香味。遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。 表11111 乙酸乙酯的物化參數(shù)三線表中線條的粗細(xì)度是一樣的熔點(diǎn)(℃)臨界溫度(℃)折光率（20℃)臨界壓力(MPa)沸點(diǎn)(℃)辛醇/水分配系數(shù)的 對(duì)數(shù)值對(duì)密度(水=1)閃點(diǎn)(℃)相對(duì)蒸氣密度(空氣=1)引燃溫度(℃)426飽和蒸氣壓(kPa)(27℃)爆炸上限%(V/V)燃燒熱(kJ/mol)爆炸下限%(V/V)室溫下的分子偶極距1030 燃燒（分解）產(chǎn)物：一氧化碳、二氧化碳。盡可能切斷泄漏源，防止進(jìn)入下水道、排洪溝等限制性空間。用防爆泵轉(zhuǎn)移至槽車或?qū)Ｓ檬占鲀?nèi)，回收或運(yùn)至廢物處理場(chǎng)所處置。是硝酸纖維素、乙基纖維素、乙酸纖維素和氯丁橡膠的快干溶劑，也是工業(yè)上使用的低毒性溶劑。由于美國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn), 可獲得廉價(jià)的乙醇( 乙醇價(jià)格為我國(guó)的 1/ 2~ 1用~/ 3) 和醋酸(基本上采用 OXO 法生產(chǎn)即甲醇低羰基合成法),因而美國(guó)只有一套由 Eastman 公司以乙醛為原料生產(chǎn)乙酸乙酯的裝置, 其生產(chǎn)方法還是乙醇醋酸的直接酯化法, 主要是以濃硫酸為催化劑的反應(yīng)精餾法。表131 12表頭只出現(xiàn)一級(jí)標(biāo)題代號(hào) 2010年醋酸乙酯主要生產(chǎn)廠家情況三線表生產(chǎn)廠家名稱地址生產(chǎn)能力(萬(wàn)噸/年)美國(guó)塞拉尼斯公司得克薩斯州潘帕美國(guó)伊斯曼化學(xué)公司得克薩斯州朗 維尤美國(guó)Solution公司馬薩諸塞巴西羅地亞公司帕利尼涯墨西哥塞拉尼斯公司卡格來(lái)吉拉英國(guó)BP化學(xué)公司赫爾西班牙Ercros公司塔拉戈納瑞典Sweask乙醇化學(xué)公司多姆斯喬日本昭和電工公司南陽(yáng)日本千葉公司市原日本協(xié)和發(fā)酵公司四日市印度Laxmi有機(jī)工業(yè)公司馬哈德印度Jubilant有機(jī)合成公司加勞拉尼蠟韓國(guó)三星/BP公司蔚山韓國(guó)國(guó)際酯類公司蔚山新加坡塞拉尼斯公司裕廊島印尼昭和酯類公司梅拉克南非薩索爾公司賽庫(kù)達(dá) 國(guó)內(nèi)情況 我國(guó)的乙酸乙酯生產(chǎn)一直沿用傳統(tǒng)的乙醇和醋酸直接酯化法工藝, ，1995~ 1996 年的鼎盛時(shí)期多達(dá)上百家。2008年我國(guó)乙酸乙酯出口量繼續(xù)增加。（1）酯化反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)室里一般采用乙醇過(guò)量的辦法。液體加熱至沸騰后，應(yīng)改用小火加熱。 此處最好用數(shù)學(xué)中的①等 2) Na2CO3溶液的作用是：⑴飽和碳酸鈉溶液的作用是冷凝酯蒸氣，減小酯在水中的溶解度（利于分層），除出混合在乙酸乙酯中的乙酸，溶解混合在乙酸乙酯中的乙醇。同時(shí)采用乙醇過(guò)量的辦法。三級(jí)標(biāo)題需頂格，且加黑，自己修改后面的 雖然也能吸收乙酸和乙醇，但是堿會(huì)催化乙酸乙酯徹底水解，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。下面簡(jiǎn)單介紹四種方法的優(yōu)勢(shì)與缺陷。另一種酯化的工藝是催化精餾法，它采用固體酸作催化劑，屬非均相反應(yīng)精餾。（2）乙醛縮合法反應(yīng)式： 乙醛縮合法是由兩分子乙醛經(jīng)Tishchenko反應(yīng)縮合成一分子乙酸乙酯，催化劑為乙醇鋁、氯化鋁及氯化鋅等，反應(yīng)溫度為0~10oC。乙醛貯存運(yùn)輸不方便，一般都是自產(chǎn)自用，因此乙醛縮合法乙酸乙酯生產(chǎn)裝置都是建在有乙醛生產(chǎn)的廠內(nèi)。（3）乙烯加成法反應(yīng)式：隨著化學(xué)化工產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，煉油技術(shù)的不斷提高，乙烯已經(jīng)成為一種豐富的原料。同時(shí)該工藝依賴于石化工業(yè)，需要有大量的乙烯資源，只能在乙烯和乙酸資源相對(duì)比較豐富而廉價(jià)的地區(qū)才可以考慮。乙醇脫氫法總反應(yīng)實(shí)際上也是經(jīng)過(guò)3個(gè)步驟完成的。英國(guó)Kvaerner工程公司于20世紀(jì)90年代研究乙醇脫氫法生產(chǎn)乙酸乙酯，同時(shí)已經(jīng)在南非建成第一家工業(yè)化生產(chǎn)工廠。 表2221四種工藝對(duì)比表同前修改粗細(xì)度工藝方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)酯化法濃硫酸有酸性強(qiáng)、吸水性強(qiáng)、性能穩(wěn)定、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，而且溶于反應(yīng)物料中，是均相催化反應(yīng)，反應(yīng)均勻，因而在全塔內(nèi)都能進(jìn)行催化反應(yīng)。A為乙酸，建議采用配比為乙酸：乙醇=1：5（摩爾比），反應(yīng)物料密度為，反應(yīng)速度常數(shù)k為。 輸入的量=輸出的量+反應(yīng)消耗的量+累積量 圖461 連續(xù)流動(dòng)釜式反應(yīng)器示意圖特點(diǎn)：反應(yīng)器有效容積中任意一點(diǎn)處的組成、溫度等狀態(tài)完全相同。根據(jù)間歇性和連續(xù)性反應(yīng)特征比較，間歇進(jìn)料需2條生產(chǎn)線，連續(xù)性需1條生產(chǎn)線。 換熱設(shè)計(jì)換熱采用夾套加熱，設(shè)夾套內(nèi)的過(guò)熱水蒸氣由130℃降到110℃，溫差為20℃。 確定筒體高度H 當(dāng) Dg=1600 mm ，ho= 40 mm 時(shí)，由附表12[3]可查得橢圓形封頭的容積為 V封 = m 查得筒體1米高的容積V1米= m3 取 H = 1680 mm 則 H/Di = 1680/1600≈ 選取橢圓封頭，其公稱直徑為1600mm，曲面高度為400mm，直邊高度為40mm， m3 夾套直徑、高度的確定 根據(jù)筒體的內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)計(jì)算查取，選取DN=1800的夾套。 根據(jù)式（1012）[2]筒體的設(shè)計(jì)厚度： 式中：δd —— 圓筒設(shè)計(jì)厚度，mm ；Di —— 圓筒內(nèi)徑 ，mm ；P —— 內(nèi)壓設(shè)計(jì)壓力， ；Φ —— 焊接接頭系數(shù)，（表109[2]）；C2 —— 腐蝕裕量，取 2 mm ；[σ]t——材料許用應(yīng)力： 。 釜體封頭壁厚計(jì)算按內(nèi)壓計(jì)算: P = , Di = 1600mm, Φ = ,[σ]t = 113Mpa, C = +2 = 代入數(shù)據(jù)：因?yàn)楦w的筒體S筒釜= 10mm，考慮到封頭與筒體的焊接方便，取封頭與筒體厚S封頭= 10mm經(jīng)采用圖解法外壓校核，由于[P]﹥PT ，外壓穩(wěn)定安全，故用S封筒= 10 mm。經(jīng)校核，設(shè)備穩(wěn)定安全符合要求。/m)，對(duì)于一般的傳動(dòng)，～(176
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