【正文】 ：，所需辛醇質(zhì)量流量為：由表21數(shù)據(jù)可得原料辛醇的組成如下表所示：表24 辛醇組成含量質(zhì)量流量kg/h辛醇雜質(zhì)合計(jì) 催化劑的質(zhì)量流量~%，%，催化劑用量為： 反應(yīng)釜出料量計(jì)算生成DOTP的質(zhì)量流量：未反應(yīng)辛醇的質(zhì)量流量：雜質(zhì)質(zhì)量流量：隨產(chǎn)品進(jìn)入下一工段的總物料量：生成甲醇的質(zhì)量流量為：將各物料出釜質(zhì)量流量匯總?cè)缦卤恚罕?5 出釜物料量物料釜底物料釜頂辛醇DOTP雜質(zhì)（隨DOTP排出）催化劑甲醇質(zhì)量流量kg/h表26 釜底出料組成含量質(zhì)量流量kg/h辛醇雜質(zhì)DOTP合計(jì) 中和、水洗工序中和的目的是中和酯化反應(yīng)液中少量單酯酸等酸性物質(zhì)，水解體物料體系中的催化劑。水洗的目的是除去溶于水中的其他雜質(zhì)。水洗最好采用無(wú)離子水來(lái)進(jìn)行，可以減少成品中金屬離子型雜質(zhì)，提高體積電阻率，水洗的次數(shù)視情況而定，一般情況下，水洗進(jìn)行二次后反應(yīng)液呈中性即可。 脫醇工序酯化反應(yīng)結(jié)束后，物料體系中含有過(guò)量醇，如果不脫除有可能導(dǎo)致后段中和不徹底和乳化現(xiàn)象，進(jìn)而引起產(chǎn)品酸值偏高和各種物料分離不好。具體生產(chǎn)條件，工藝要求可見(jiàn)分離器設(shè)計(jì)。將粗酯中的殘留醇及部份低沸物脫除。具體生產(chǎn)條件，工藝要求可見(jiàn)分離器設(shè)計(jì)。脫色時(shí)間為30 min左右，溫度為150℃以下。過(guò)濾設(shè)備最好采用過(guò)濾器來(lái)進(jìn)行，減少物料損耗，降低成本，過(guò)濾后的酯即為純凈的成品。3 反應(yīng)釜設(shè)計(jì) 反應(yīng)釜選型 DOTP生產(chǎn)采用連續(xù)生產(chǎn)，故酯交換反應(yīng)采用連續(xù)流動(dòng)式反應(yīng)釜。因反混現(xiàn)象比較嚴(yán)重，而且釜內(nèi)物料濃度降低至出料水平，從而降低了反應(yīng)速率，而要達(dá)到相同的反應(yīng)程度，多釜串聯(lián)操作時(shí)的平均濃度及平均反應(yīng)速率均高于單釜，反應(yīng)釜總體積也自然下降[3]，故本次設(shè)計(jì)選用3釜串聯(lián)操作，且各個(gè)釜容積和操作溫度相同。 反應(yīng)釜的總體結(jié)構(gòu)帶攪拌的夾套反應(yīng)釜是化學(xué)、醫(yī)藥及食品等工業(yè)中常用的典型反應(yīng)設(shè)備之一。一臺(tái)帶攪拌的夾套反應(yīng)釜主要有攪拌容器、攪拌裝置、傳動(dòng)裝置、軸封裝置、支座、人孔、工藝接管和一些附件組成。 反應(yīng)釜筒體部分（1）釜體部分由圓筒和上、下封頭組成，提供物料化學(xué)反應(yīng)的其容積由生產(chǎn)能力和產(chǎn)品的化學(xué)反應(yīng)要求決定。（3）釜體殼能同時(shí)承受內(nèi)部介質(zhì)壓力和夾套壓力，必須分別按內(nèi)、外壓?jiǎn)为?dú)作用時(shí)的情況考慮，分別計(jì)算其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。 反應(yīng)釜的四大裝置（1）反應(yīng)釜的傳熱裝置：為及時(shí)送入化學(xué)放應(yīng)所需熱量或傳出化學(xué)放應(yīng)放出的熱量，在釜體外部或內(nèi)部可設(shè)置傳熱裝置，使溫度控制在需要的范圍之內(nèi)。(1) 反應(yīng)釜的攪拌裝置：由攪拌軸和攪拌器組成，可使物料混合均勻、良好接觸，加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。(2) 反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置：主要由電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸等組成。軸封裝置通常有填料密封和機(jī)械密封。 反應(yīng)釜釜體設(shè)計(jì)反應(yīng)釜是由罐體和夾套兩部分組成，罐體是反應(yīng)的核心，為物料完成攪拌反應(yīng)過(guò)程提供空間。罐體采用立式的圓筒形容器，由筒體和封頭構(gòu)成。封頭一般采用橢圓形封頭。根據(jù)反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)參數(shù)及要求可知，罐體采用立式圓筒形結(jié)構(gòu)，上、下封頭均采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。夾套采用蜂窩結(jié)構(gòu)形式。 反應(yīng)釜罐體封頭的確定根據(jù)筒體內(nèi)徑，選取標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，由參考文獻(xiàn)[6]可得標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭尺寸如下：總深度，內(nèi)表面積，容積，, 反應(yīng)釜筒體高度H的確定由參考文獻(xiàn)[4]中的表13可知：筒體，一米高的容積，一米高的內(nèi)表面積由式得：，圓整至按筒高圓整后修正實(shí)際體積：高徑比，故復(fù)核結(jié)果基本符合原設(shè)定范圍。①反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)壓力：反應(yīng)釜內(nèi)常壓操作,設(shè)計(jì)溫度:釜內(nèi)焊縫系數(shù)：（雙面對(duì)接焊，局部無(wú)損檢測(cè)）釜體材料：20R許用應(yīng)力：根據(jù)筒體材料為20R,設(shè)計(jì)溫度,由參考文獻(xiàn)[7]鋼板許用應(yīng)力表可知鋼材厚度負(fù)偏差：腐蝕余量：②反應(yīng)釜夾套內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)壓力：采用水蒸氣加熱，壓力為飽和蒸汽壓，即設(shè)計(jì)溫度:夾套內(nèi)焊縫系數(shù)：（雙面對(duì)接焊，局部無(wú)損檢測(cè)）釜體材料：20R許用應(yīng)力：根據(jù)夾套材料20R，設(shè)計(jì)溫度，由參考文獻(xiàn)[7]鋼板許用應(yīng)力表可知鋼材厚度負(fù)偏差：腐蝕余量：根據(jù)罐體工藝要求，采用蜂窩折邊錐體式夾套。① 初定節(jié)距t0夾套設(shè)計(jì)采用蜂窩錐體連接，取相對(duì)反力矩系數(shù)，則：② 按平板計(jì)算加撐區(qū)域尺寸由查得：強(qiáng)度系數(shù)a. 加撐區(qū)域壁厚按下式計(jì)算容器筒體，夾套筒體代入相關(guān)數(shù)據(jù)得：，圓整為13mmb. 計(jì)算節(jié)距按下式確定，代入數(shù)據(jù)得：，校核可知有效節(jié)距為③ 夾套的邊緣區(qū)域夾套邊緣至第一排蜂窩錐體的距離應(yīng)滿足：④ 蜂窩錐體壁 代入數(shù)據(jù)可得：⑤ 校核臨界壓力夾套內(nèi)許用應(yīng)力對(duì)于容器壁:對(duì)于夾套壁:⑵ 封頭厚度計(jì)算帶蜂窩夾套的封頭根據(jù)設(shè)計(jì)壓力P，按GB150進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，承受外壓時(shí)，夾套覆蓋范圍內(nèi)容器封頭和夾套封頭各自的加撐區(qū)域均作為平板按上式（同筒體）計(jì)算，時(shí)SS4分別為筒體夾套封頭厚度。當(dāng)夾套反應(yīng)釜筒體同時(shí)承受內(nèi)壓、外壓時(shí)，取承受外壓時(shí)厚度較大者，故反應(yīng)釜厚度如下：筒體，筒體封頭夾套，夾套封頭 水壓試驗(yàn)校核對(duì)反應(yīng)釜的罐體及夾套分別進(jìn)行水壓試驗(yàn)，并校核圓筒應(yīng)力στ。 夾套水壓試驗(yàn)校核試驗(yàn)壓力試驗(yàn)許用應(yīng)力＜,即夾套水壓試驗(yàn)滿足強(qiáng)度要求。若質(zhì)量合格，緩慢降壓將釜體內(nèi)的水排凈，用壓縮空氣吹干釜體，若質(zhì)量部合格，補(bǔ)修后重新試壓直至合格為止，在水壓試驗(yàn)合格后再做氣壓試驗(yàn)。若質(zhì)量合格，緩慢降壓將釜體內(nèi)的水排凈，用壓縮空氣吹干釜體，若質(zhì)量部合格，補(bǔ)修后重新試壓直至合格為止，在水壓試驗(yàn)合格后再做氣壓試驗(yàn)。由參考文獻(xiàn)[8]可知：，夾套下封頭形式同筒體封頭，直徑與夾套筒體相同。裝料系數(shù)料液高：封頭高度：，取 夾套傳熱計(jì)算 熱量計(jì)算不考慮開(kāi)車工況時(shí)釜內(nèi)反應(yīng)的非穩(wěn)態(tài)工況，且連續(xù)反應(yīng)釜內(nèi)參數(shù)不隨時(shí)間變化，故可看作為穩(wěn)態(tài)過(guò)程，忽略反應(yīng)中的熱損失,反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)熱即為所需熱量,即：表31 反應(yīng)釜內(nèi)物料物性參數(shù)物性參數(shù)物料進(jìn)料溫度／℃比熱容/(kJ/㎏.k)燃燒焓/(kJ/mol)蒸汽熱/(kJ/kg)DMT15024020/辛醇1101262/水蒸氣215//甲醇///將反應(yīng)看做：由可知： 故： 校核熱負(fù)荷 確定傳熱面積熱衡算式：式中，K—總傳熱系數(shù)；S—傳熱面積；—溫差.根據(jù)參考文獻(xiàn)[9]，取K參考值為250W/(m.℃)由式可得： 校核K值（1）計(jì)算污垢熱阻RS對(duì)被攪物料一側(cè)的污垢熱阻RS1，若是間歇操作，且每次清洗干凈，允許不考慮，但對(duì)連續(xù)操作且不帶刮壁的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計(jì)入污垢熱阻。由參考文獻(xiàn)[9]常見(jiàn)流體污垢熱阻表77可知：釜內(nèi)為有機(jī)物，取夾套內(nèi)為水蒸氣，取(2) 計(jì)算總熱阻釜的筒體有效厚度釜體采用20R，其導(dǎo)熱率故總熱阻：(3) 計(jì)算攪拌容器內(nèi)被攪物料對(duì)傳熱面的傳熱膜系數(shù)α1影響因素有物料物性、攪拌器結(jié)構(gòu)、尺寸、轉(zhuǎn)速操作條件擋板等，一般情況下，物料黏度小，熱阻就小，傳熱效果好，傳熱膜系數(shù)就大。攪拌器規(guī)格:,即攪拌器：。對(duì)于三葉推進(jìn)式攪拌器,按下式計(jì)算[8]:式中，；；；；；流體體被冷卻校正項(xiàng)。 校核熱負(fù)荷夾套所包圍的罐體表面積一定要大于工藝要求的傳熱面積F，即：，其中，滿足傳熱面積要求。 反應(yīng)釜攪拌裝置的設(shè)計(jì) 攪拌器的選用攪拌器的選擇與攪拌目的、物料粘度、攪拌容器大小、經(jīng)濟(jì)性、功率、操作費(fèi)用等有關(guān)。ⅱ攪拌器對(duì)流體產(chǎn)生兩種作用。剪切型和循環(huán)型攪拌器一般可用功率準(zhǔn)數(shù)和排量準(zhǔn)數(shù)之比來(lái)區(qū)分，越大，表示功率消耗與剪切的比率大；越小，表示功率消耗與循環(huán)的比率大。綜合考慮攪拌目的、介質(zhì)粘度、使用條件，選用推進(jìn)式攪拌器。推進(jìn)式攪拌器是典型的軸流式攪拌器，參考企業(yè)成功經(jīng)驗(yàn)，選用三葉推進(jìn)式攪拌器。攪拌器結(jié)構(gòu)如31圖所示，安裝尺寸如表32所示。9180。 計(jì)算功率準(zhǔn)數(shù)采用永田進(jìn)治的攪拌功率計(jì)算式：式中，；；；。一般情況下，攪拌軸軸徑d必須滿足強(qiáng)度和臨界轉(zhuǎn)速要求，當(dāng)有特殊要求時(shí)，還應(yīng)滿足扭轉(zhuǎn)或經(jīng)向位移的要求。 初定攪拌軸直徑d⑴攪拌軸材料選用45鋼，攪拌軸結(jié)構(gòu)為實(shí)心直軸。傳動(dòng)裝置效率：最大扭矩：故攪拌軸直徑：圓整之后，取軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑⑷攪拌軸長(zhǎng)度設(shè)計(jì)攪拌軸長(zhǎng)度近似由釜外長(zhǎng)度、釜內(nèi)未浸入液體長(zhǎng)度、浸入液體長(zhǎng)度構(gòu)成，即：?計(jì)算L1H—機(jī)架高，為650mm；M—減速機(jī)輸出軸長(zhǎng)度,為100mm.故：?釜內(nèi)未浸入液體的長(zhǎng)度L2—釜體筒體長(zhǎng)度，2300mm；—封頭深度，525mm；—液體裝填高度，1765mm.故：?計(jì)算浸入液體攪拌軸的長(zhǎng)度L3攪拌器的攪拌效果和攪拌效率與其在釜體的位置和液柱高度有關(guān)，攪拌將浸入液體內(nèi)據(jù)容器底部的高度：故浸入液體的長(zhǎng)度：④攪拌軸的長(zhǎng)度L⑤攪拌軸結(jié)構(gòu)由于攪拌軸長(zhǎng)度較大，考慮到加工方便，故將攪拌軸設(shè)計(jì)成兩部分，攪拌軸下部分軸長(zhǎng)為：與減速機(jī)相連的攪拌軸軸長(zhǎng)為： 按臨界轉(zhuǎn)速校核攪拌軸的直徑一階臨界轉(zhuǎn)速為： 攪拌軸及攪拌器有效質(zhì)量的計(jì)算①攪拌軸有效質(zhì)量ml1e?攪拌器有效質(zhì)量me176。?軸有效質(zhì)量在末端處的相當(dāng)質(zhì)量W④攪拌器有效質(zhì)量在末端處的相當(dāng)質(zhì)量W1故在軸末端處相當(dāng)質(zhì)量的總和為: 一階臨界轉(zhuǎn)速及校核計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速:故：，滿足允許轉(zhuǎn)速比[10]。 由徑向力引起的彎矩的MR計(jì)算?攪拌器上的流體徑向力Fh式中，攪拌器功率產(chǎn)生的扭矩：推進(jìn)式攪拌器的流體徑向力系數(shù)[10]，則：?攪拌軸與攪拌器的組合質(zhì)量mw1攪拌器質(zhì)量攪拌軸質(zhì)量：故：?攪拌軸與攪拌器組合質(zhì)量偏心引起的離心力Fe式中，將攪拌軸視為剛性軸，；一般情況下，取平衡精度等級(jí)，則攪拌軸許用偏心距：故可得：④攪拌軸與攪拌器的組合質(zhì)量的中心距軸承的距離Le⑤計(jì)算MR 由軸向推