制藥反應(yīng)工程課程設(shè)計

1、武昌理工學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院課程設(shè)計說明書所屬課程： 制藥反應(yīng)工程 設(shè)計題目： 年產(chǎn) t乙酸乙酯反應(yīng)器的設(shè)計 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 指導(dǎo)教師： 課題工作時間： 設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計項目年產(chǎn)5000噸乙酸乙酯的反應(yīng)器的設(shè)計 二、設(shè)計條件1、 生產(chǎn)規(guī)模：50噸/年2、 生產(chǎn)時間：連續(xù)生產(chǎn)8000小時/年，間隙生產(chǎn)6000小時/年3、 物料損耗：按5%計算4、乙酸的轉(zhuǎn)化率：53%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)乙醇過量時，其動力學(xué)方程為： rA=kCA2。A為乙酸，采用配比為乙酸：乙醇=1：5（摩爾比），反應(yīng)物料密度為0.85/

2、l，反應(yīng)速度常數(shù)k為15.00L/（kmolmin）四、設(shè)計要求1、 設(shè)計方案比較 對所有的設(shè)計方案進(jìn)行比較，最后確定本次設(shè)計的設(shè)計方案。 2、 反應(yīng)部分的流程設(shè)計（畫出反應(yīng)部分的流程圖）（需根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行比較做改 動）3、反應(yīng)器的工藝設(shè)計計算生產(chǎn)線數(shù)，反應(yīng)器個數(shù)，單個反應(yīng)器體積。 4、攪拌器的設(shè)計對攪拌器進(jìn)行選型和設(shè)計計算。 5、設(shè)計計算說明書內(nèi)容 設(shè)計任務(wù)書； 目錄； 前言（對設(shè)計產(chǎn)品的理化性能，國內(nèi)外發(fā)展概況，應(yīng)用價值及其前景等方面進(jìn)行介紹）設(shè)計方案比較；(合成工藝介紹，通過分析各種工藝優(yōu)缺點，得到本設(shè)計選用的合成工藝流程)工藝流程圖設(shè)計； 反應(yīng)器的設(shè)計；車間設(shè)備布置設(shè)計；（主要設(shè)備的

3、布置） 指導(dǎo)老師：薛永萍，劉陽2013年12月23日摘 要本設(shè)計通過對乙酸乙酯相關(guān)特性的分析，乙酸乙酯各種合成法的比較，以及對不同反應(yīng)器的對比，最終采用了夾套式間歇反應(yīng)釜，并且進(jìn)行了反應(yīng)釜的物料衡算、熱量衡算以及設(shè)備尺寸計算等工作。本選題為年產(chǎn)5023噸的乙酸乙酯間歇釜式反應(yīng)器設(shè)計。通過物料衡算、熱量衡算確定其設(shè)計方案為串聯(lián)間歇釜式反應(yīng)器、反應(yīng)器的體積為4.5m3、換熱量為447.8kg/h。設(shè)備設(shè)計結(jié)果表明，反應(yīng)器的特征尺寸為高1930mm，直徑1600mm，筒體和封頭的厚度均為 6 mm；夾套的特征尺寸為高1400mm，內(nèi)徑 1700mm，筒體和封頭的厚度均為8mm。還對反應(yīng)釜的輔助設(shè)備進(jìn)

4、行了設(shè)計，換熱是通過夾套和內(nèi)冷管共同作用完成的。攪拌器的形式是圓盤式攪拌器，攪拌軸的直徑是60mm。根據(jù)這些畫了設(shè)備裝配圖和工藝流程圖。關(guān)鍵詞：間歇釜式反應(yīng)器；物料衡算；熱量衡算；厚度設(shè)計AbstractIn this curriculum, through the analysis of the relevant properties of ethyl acetate, the comparison of various approaches to the synthesis ofethylacetate, and the comparison of different reactors,

5、finally the jacketed batch reactorhasbeendesigned. Atthe same time, the material, aheatedbalance and calculation ofitsgeometrical dimension has been worked in this curriculum. The batch reactor for annual production capacity of 5023T is to be the designed. Determined by the material balance and heat

6、 balance, the design scheme for the tandem intermittent reactor volume of reactor is 4.5m3 in the heat is 447.8 kg/h. Equipment design results show that the size of the reactor characteristics for high is 1930mm, diameter is 1600mm, the thickness of the cylinder and head are 6 mm .The characteristic

7、s of clip size for high is 1400mm, diameter is 1700mm ,the thickness of the cylinder and head are 8mm .Also auxiliary equipment on the tower as designed, heat is finished through the clip with the common cold tube inside. The mixer for disc-type mixer, stirring shaft of diameter is 60mm .Based on th

8、e condition of equipment drawing. This design for batch reactor industrial design provides a detailed data and drawings.Key words: batch reactor; material; heat balance; thick wall design前 言此次課程設(shè)計，是結(jié)合制藥反應(yīng)工程這門課程的內(nèi)容及特點所進(jìn)行的一次模擬設(shè)計。它結(jié)合實際進(jìn)行計算，對我們理解理論知識有很大的幫助。同時，通過做課程設(shè)計，我們不僅熟練了所給課題的設(shè)計計算，而且通過分析課題、查閱資料、方案比較等

9、一系列相關(guān)運作，讓我們對工藝設(shè)計有了初步的設(shè)計基礎(chǔ)。在設(shè)計過程中解決所遇難題，對我們養(yǎng)成獨立思考、態(tài)度嚴(yán)整的工作作風(fēng)有極大的幫助，并為我們以后從事這個行業(yè)做好鋪墊。酯化反應(yīng)是有機工業(yè)中較成熟的一個工藝。盡管現(xiàn)在研制出不同的催化劑合成新工藝，但設(shè)計以硫酸作為催化劑的傳統(tǒng)工藝是很有必要的。酯化反應(yīng)器設(shè)計的基本要求是滿足傳質(zhì)和傳熱要求。因此需要設(shè)計攪拌器。另外，反應(yīng)器要有足夠的機械強度，抗腐蝕能力；結(jié)構(gòu)要合理，便于制造、安裝和檢修；經(jīng)濟上要合理，設(shè)備全壽命期的總投資要少。產(chǎn)品乙酸乙酯簡介： 無色澄清液體，有強烈的醚似的氣味，清靈、微帶果香的酒香，易擴散，不持久。 分子量 88.11，沸點：77.2

10、，微溶于水，溶于醇、醚等多數(shù)有機溶劑.通過給定設(shè)計的主要工藝參數(shù)和條件，綜合系統(tǒng)地應(yīng)用化工理論及化工計算知識，完成對反應(yīng)釜的工藝設(shè)計和設(shè)備設(shè)計。因此在課程設(shè)計中要有耐心，注意多專業(yè)、多學(xué)科的綜合和相互協(xié)調(diào)。因此課程設(shè)計后，應(yīng)達(dá)到一下幾個目的：1、熟練掌握查閱文獻(xiàn)資料、收集相關(guān)數(shù)據(jù)、正確選擇公式，當(dāng)缺乏必要的數(shù)據(jù)時，尚需要自己通過實驗測定或到生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行實際查定。2、在兼顧技術(shù)先進(jìn)性、可行性、經(jīng)濟合理的前提下，綜合分析設(shè)計任務(wù)要求，確定化工工藝流程，進(jìn)行設(shè)備選型，并提出保證過程正常、安全可行所需的檢測和計量參數(shù)，同時還要考慮改善勞動條件和環(huán)境保護(hù)的有效措施。3、準(zhǔn)確而迅速的進(jìn)行過程計算及主要設(shè)備

11、的工藝設(shè)計計算及選型。4、用精煉的語言、簡潔的文字、清晰地圖表來表達(dá)自己的設(shè)計思想和計算結(jié)果。目 錄摘 要IAbstractII前 言III第1章 物料計算及方案選擇11.1 間歇釜進(jìn)料11.1.1 流量的計算11.1.2 反應(yīng)體積及反應(yīng)時間計算21.2 連續(xù)性進(jìn)料的計算21.2.1 流量的計算21.2.2 反應(yīng)體積及反應(yīng)時間計算31.3 設(shè)計方案的選擇4第2章 熱量衡算62.1每摩爾各種物質(zhì)在不同條件下的Cp,m值62.1.1每摩爾各種物質(zhì)在液相條件下的Cp,m值62.1.2每摩爾各種物質(zhì)在氣相條件下的值82.2每摩爾物質(zhì)在80下的焓值82.3總能量衡算92.4換熱設(shè)計102.5水蒸氣的用量

12、10第3章 反應(yīng)釜釜體的設(shè)計113.1釜體筒體直徑和高度113.2釜體筒體壁厚123.3釜體封頭的厚度13第4章 反應(yīng)釜夾套的設(shè)計144.1夾套DN、PN的確定144.1.1夾套的DN144.1.2夾套的PN144.2夾套筒體的高度144.3夾套筒體的壁厚和封頭的厚度144.5傳熱面積校核15第5章 反應(yīng)釜釜體及夾套的壓力試驗165.1釜體的水壓試驗165.2夾套的液壓試驗16第6章 攪拌器的設(shè)計186.1攪拌槳的尺寸及安裝位置186.2攪拌功率的計算186.3攪拌軸的的初步計算196.3.1攪拌軸直徑的設(shè)計196.3.2攪拌抽臨界轉(zhuǎn)速校核計算19第7章 反應(yīng)釜附件的選型及尺寸設(shè)計207.1

13、工藝接管207.1.1 進(jìn)料管207.1.2出料管217.1.3夾套水進(jìn)出口接管217.1.4溫度計管口217.2墊片尺寸及材質(zhì)12217.3 開孔與補強227.3.1開孔227.3.2 補強227.4 支座選型及設(shè)計23第8章 環(huán)境保護(hù)248.1污染來源248.2主要污染物258.3 設(shè)計依據(jù)258.4設(shè)計方案258.4.1 工廠綠化258.4.2 排渣258.4.3 給排水258.4.4 通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)26參考文獻(xiàn)27總 結(jié)28致謝29附錄一 設(shè)備設(shè)計一覽表30附錄二 主要符號31第1章 物料計算及方案選擇1.1 間歇釜進(jìn)料1.1.1 流量的計算（1）乙酸乙酯的產(chǎn)量化學(xué)反應(yīng)方程式： 乙酸乙

14、酯的相對分子質(zhì)量為88，所以要求的生產(chǎn)流量為（2）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X=53%,物料損失以5%計， 則乙酸的進(jìn)料量 （3）乙醇的流量乙醇與乙酸的摩爾配比為5：1，則乙醇的進(jìn)料量為F乙醇=519.27=96.35kmol/h（4）總物料量流量：F= F+F乙醇=19.27+ 96.35=115.62 kmol/h（5） 硫酸的流量：總物料的質(zhì)量流量如下計算，因硫酸為總流量的1%，則W硫酸=5644.75 0.01=56.448kg/h，即可算其物質(zhì)的量流量F硫酸=564.48/98=0.576表1.1 物料進(jìn)料量表 .名稱

15、乙酸乙醇濃硫酸流量kmol/h19.2796.350.5761.1.2 反應(yīng)體積及反應(yīng)時間計算當(dāng)乙醇過量時，可視為對乙酸濃度為二級的反應(yīng)，其反應(yīng)速率方程當(dāng)反應(yīng)溫度為80，催化劑為硫酸時，反應(yīng)速率常數(shù):k=15.00=0.9m3/(kmol.h)因為乙醇大大過量，反應(yīng)混合物密度視為恒定，等于0.85kg/L當(dāng)乙酸轉(zhuǎn)化率X=53% , 由間歇釜反應(yīng)有： 根據(jù)經(jīng)驗取非生產(chǎn)時間，則反應(yīng)體積 因裝料系數(shù)為0.75，故實際體積 要求每釜體積小于5m3 則間歇釜需2個，每釜體積V=4.08 m3圓整，取實際體積。1.2 連續(xù)性進(jìn)料的計算1.2.1 流量的計算（1）乙酸乙酯的產(chǎn)量化學(xué)反應(yīng)方程式: 乙酸乙酯的相

16、對分子質(zhì)量為88，所以要求的生產(chǎn)流量為（2） 乙酸的流量乙酸采用工業(yè)二級品（含量98%），乙酸與乙酸丁酯的物質(zhì)的量比為1:1，乙酸的轉(zhuǎn)化率%,物料損失以5%計， 則乙酸的進(jìn)料量 （3） 乙醇的流量乙醇與乙酸的摩爾配比為5：1，則丁醇的進(jìn)料量為 （4）總物料量流量：（5）硫酸的流量：總物料的質(zhì)量流量如下計算，因硫酸為總流量的1%，則W=3737.780.01=37.38kg/h，即可算其物質(zhì)的量流量F=37.38/98=0.38 kg/h1.2.2 反應(yīng)體積及反應(yīng)時間計算當(dāng)乙醇過量時，可視為對乙酸濃度為二級的反應(yīng)，其反應(yīng)速率方程當(dāng)反應(yīng)溫度為80，催化劑為硫酸時，反應(yīng)速率常數(shù):k=15=0.9m3

17、/(kmol.h)因為乙醇大大過量，反應(yīng)混合物密度視為恒定，等于0.85。因硫酸少量，忽略其影響， 對于連續(xù)式生產(chǎn)，若采用兩釜串聯(lián)，系統(tǒng)為定態(tài)流動，且對恒容系統(tǒng)，不變，不變 若采用兩釜等溫操作，則代數(shù)解得 所以 裝料系數(shù)為0.75，故實際體積V=1.35/0.75=1.8。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V5，反應(yīng)時間：連續(xù)性反應(yīng)時間 1.3 設(shè)計方案的選擇經(jīng)上述計算可知,間歇釜進(jìn)料需要4.5m3反應(yīng)釜2個,而連續(xù)性進(jìn)料需2個2m3反應(yīng)釜。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。雖然，間歇生產(chǎn)的檢測控制等裝備就比連續(xù)性生產(chǎn)成本高，所耗費的人

18、力物力大于連續(xù)生產(chǎn)，但該課題年產(chǎn)量少，選擇間歇生產(chǎn)比連續(xù)生產(chǎn)要優(yōu)越許多。故而，本次設(shè)計將根據(jù)兩釜串聯(lián)的的間歇性生產(chǎn)線進(jìn)行，并以此設(shè)計其設(shè)備和工藝流程圖。圖1.1工藝流程圖第2章 熱量衡算根據(jù)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(jìn)料和出料量，具體結(jié)果如下表：表2.1 進(jìn)料出料組成物質(zhì)進(jìn)料出料乙酸19.279.06乙醇96.3586.14乙酸乙酯09.51水09.51表2.2 物料物性參數(shù)2名稱密度（80oC）熔點/oC沸點/oC黏度/mPa.s百分含量乙酸1.04516.71180.4598%乙醇0.810-114.178.50.5298%乙酸乙酯0.894-83.677.20.2598%熱

19、量衡算公式： 式中：進(jìn)入反應(yīng)器物料的能量， ：化學(xué)反應(yīng)熱，：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(fù)，：離開反應(yīng)器物料的熱量，2.1每摩爾各種物質(zhì)在不同條件下的Cp,m值2.1.1每摩爾各種物質(zhì)在液相條件下的Cp,m值對于液象物質(zhì)，它的液相熱容與溫度的函數(shù)由下面這個公式計算： 表2.3液相物質(zhì)的熱容參數(shù)3物質(zhì)ABCD乙醇-67.444218.4252-7.297261.05224乙酸65.981.4690.15 乙酸乙酯155.942.3697-1.99760.4592水50.81112.12938-0.0.由于乙醇和乙酸乙酯的沸點為78.5和77.2，所以：(1) 乙

20、醇的值 同理：(2) 乙酸乙酯的值 (3) 水的值 (4) 乙酸的值 2.1.2每摩爾各種物質(zhì)在氣相條件下的值對于氣象物質(zhì)，它的氣相熱容與溫度的函數(shù)由下面這個公式計算：表2.4氣相物質(zhì)的熱容參數(shù)3物質(zhì)AB10C105D108乙醇6.2.-12.116262.乙酸乙酯24.542753.-9.1.（1）乙醇的值 (2)乙酸乙酯的值2.2每摩爾物質(zhì)在80下的焓值(1) 每摩爾水的焓值同理:(2) 每摩爾的乙醇的焓值(3) 每摩爾乙酸的焓值(4)每摩爾乙酸乙酯的焓值 2.3總能量衡算（1）的計算 （2）的計算 （3）的計算 因為： 即：=0，故應(yīng)是系統(tǒng)向外界放熱。2.4換熱設(shè)計換熱采用夾套冷卻，設(shè)夾

21、套內(nèi)的冷水由25升到45，溫差為20。2.5水蒸氣的用量忽略熱損失，則水的用量為 第3章 反應(yīng)釜釜體的設(shè)計3.1釜體筒體直徑和高度圖3.1 釜體幾何尺寸在已知攪拌器的操作容積后，首先要選擇罐體適宜的高徑比（H/Di），以確定罐體的直徑和高度。選擇罐體高徑比主要考慮以下兩方面因數(shù)：（1）高徑比對攪拌功率的影響：在轉(zhuǎn)速不變的情況下，（其中D攪拌器直徑，P攪拌功率），P隨釜體直徑的增大，而增加很多，減小高徑比只能無謂地消耗一些攪拌功率。因此一般情況下，高徑比應(yīng)選擇大一些。（2）高徑比對傳熱的影響：當(dāng)容積一定時，H/Di越高，越有利于傳熱。表3.1 高徑比的確定通常采用經(jīng)驗值表7種類罐體物料類型H/D

22、i一般攪拌釜液固或液液相物料1-1.3氣液相物料1-2發(fā)酵罐類氣液相物料1.7-2.5假定高徑比為H/Di=1.3，先忽略罐底容積Di= =取標(biāo)準(zhǔn)表3.2標(biāo)準(zhǔn)橢球型封頭參數(shù)6公稱直徑（mm）曲面高度（mm）直邊高度（mm）內(nèi)表面積（m2）容積（m3）1600400402.974.61查得橢圓形封頭的容積為 V封 =0.617 m 筒體的高度釜體高徑比的復(fù)核 滿足要求3.2釜體筒體壁厚（1）設(shè)計參數(shù)的確定表3.3反應(yīng)器內(nèi)各物質(zhì)的飽和蒸汽壓8物質(zhì)水乙酸乙醇乙酸乙酯飽和蒸汽壓（MPa）0.1430.080.3160.272該反應(yīng)釜的操作壓力必須滿足乙醇的飽和蒸汽壓所以取操作壓力P=0.4MPa，該反

23、應(yīng)器的設(shè)計壓力Pc=1.1P=1.10.4MPa=0.44MPa該反應(yīng)釜的操作溫度為80，設(shè)計溫度為100。由此選用16MnR卷制16MnR材料在100是的許用應(yīng)力t=170MPa焊縫系數(shù)的確定取焊縫系數(shù)=1.0（雙面對接焊，100無損探傷）腐蝕裕量C2=2mm（2）筒體的壁厚計算厚度鋼板負(fù)偏差設(shè)計厚度名義厚度 圓整：按鋼制容器的制造取壁厚3.3釜體封頭的厚度計算厚度鋼板負(fù)偏差設(shè)計厚度名義厚度 圓整取按鋼制容器的制造取壁厚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=第4章 反應(yīng)釜夾套的設(shè)計4.1夾套DN、PN的確定4.1.1夾套的DN表4.1夾套直徑

24、與筒體直徑的關(guān)系10Di（mm）500-600700-18002000-3003000-4004000-500Dj（mm）Di+50Di+100Di+200Di+300Di+400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：4.1.2夾套的PN4.2夾套筒體的高度 圓整取由設(shè)備設(shè)計條件單知，夾套內(nèi)介質(zhì)的工作壓力為常壓，取。4.3夾套筒體的壁厚和封頭的厚度（1）夾套筒體的壁厚計算厚度鋼板負(fù)偏差設(shè)計厚度名義厚度 圓整取按鋼制容中DN=1800mm的壁厚最小不的小于6mm所以取（2）封頭的厚度夾套的下封頭選標(biāo)準(zhǔn)橢球封頭，內(nèi)徑與筒體（）相同。夾套的上封頭選帶折邊形的封頭，且半錐角。計算厚度鋼板負(fù)偏差

25、設(shè)計厚度名義厚度按鋼制容中DN=1700mm的壁厚最小不的小于8mm所以?。?）厚度的確定帶折邊錐形封頭的壁厚考慮到封頭的大端與夾套筒體對焊，小端與釜體筒體角焊，因此取夾套筒體壁厚與封頭的壁厚一致，即S筒=表4.2夾套反應(yīng)釜的相關(guān)參數(shù)9項目釜 體夾 套公稱直徑DN/mm16001700公稱壓力PN/MPa0.20.25高度/mm19301400筒體壁厚/mm68封頭壁厚/mm684.5傳熱面積校核由于反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量不僅能夠維持反應(yīng)的不短進(jìn)行，且會引起反應(yīng)釜內(nèi)的溫度升高。為防止反應(yīng)釜內(nèi)溫度過高，在反應(yīng)釜的上方設(shè)置了冷凝器進(jìn)行換熱，因此不需要進(jìn)行傳熱面積的校核。如果反應(yīng)釜

26、內(nèi)進(jìn)行的是吸熱反應(yīng)，則需進(jìn)行傳熱面積的校核。第5章 反應(yīng)釜釜體及夾套的壓力試驗5.1釜體的水壓試驗(1)水壓試驗壓力的確定(2)水壓試驗的強度校核16MnR的屈服極限由所以水壓強度足夠(3)壓力表的量程、水溫壓力表的最大量程：P表=2=20.55=1.1或1.5PT P表4PT 即0.825MPa P表2.2水溫5(4)水壓試驗的操作過程操作過程：在保持釜體表面干燥的條件下，首先用水將釜體內(nèi)的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.55Mpa，保壓不低于30min，然后將壓力緩慢降至0.44Mpa，保壓足夠長時間，檢查所有焊縫和連接部位有無泄露和明顯的殘留變形。若質(zhì)量合格，緩慢降壓將釜體內(nèi)的水排凈，

27、用壓縮空氣吹干釜體。若質(zhì)量不合格，修補后重新試壓直至合格為止。水壓試驗合格后再做氣壓試驗。5.2夾套的液壓試驗(1)水壓試驗壓力的確定且不的小于（p+0.1）=0.35MPa所以取(2)水壓試驗的強度校核Q235B的屈服極限由所以水壓強度足夠(3)壓力表的量程、水溫壓力表的最大量程：P表=2PT=20.35=0.7Mpa或1.5PT P表4PT 即0.525MPa P表1.4Mpa水溫5 (4)水壓試驗的操作過程操作過程：在保持釜體表面干燥的條件下，首先用水將釜體內(nèi)的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.35，保壓不低于30，然后將壓力緩慢降至0.275，保壓足夠長時間，檢查所有焊縫和連接部位有無

28、泄露和明顯的殘留變形。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)量不合格，修補后重新試壓直至合格為止。水壓試驗合格后再做氣壓試驗。第6章 攪拌器的設(shè)計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)備投資和功率消耗是不同的，甚至?xí)沙杀兜牟顒e。為了經(jīng)濟高效地達(dá)到攪拌的目的，必須對攪拌設(shè)備作合理的選擇。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(jìn)式、渦輪式、槳式、錨式和螺帶式。根據(jù)攪拌目的選擇攪拌器的類型：均相液體的混合宜選推進(jìn)式，器循環(huán)量大、耗能低。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。氣體吸收用圓盤渦輪式最適宜，其流量大、剪

29、切強、氣體平穩(wěn)分散。對結(jié)晶過程，小晶粒選渦輪式，大晶粒選槳葉式為宜。根據(jù)以上本反應(yīng)釜選用圓盤式攪拌器。6.1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0.2 0.5，一般取0.33，所以葉輪的直徑 ：， 葉輪據(jù)槽底的安裝高度；葉輪的葉片寬度， 葉輪的葉長度， 液體的深度；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，擋板寬度槳葉數(shù)為6，根據(jù)放大規(guī)則，葉端速度設(shè)為4.3m/s,則攪拌轉(zhuǎn)速為：， 取 6.2攪拌功率的計算采用永田進(jìn)治公式進(jìn)行計算：計算需要知到臨界雷諾數(shù)，用代替進(jìn)行攪拌功率計算?？梢圆楸砩贤牧饕粚恿鞔蟮霓D(zhuǎn)折點得出。查表知：所以功率： 取146.3攪拌軸的的初步計算6

30、.3.1攪拌軸直徑的設(shè)計（1）電機的功率P14KW ，攪拌軸的轉(zhuǎn)速90，根據(jù)文獻(xiàn)取用材料為1Cr18Ni9Ti ， 40，剪切彈性模量8.1104，許用單位扭轉(zhuǎn)角1/m。得：利用截面法得： =（）由 得：=攪拌軸為實心軸，則：= 57.05mm 取60mm（2）攪拌軸剛度的校核：由 剛度校核必須滿足： ，即：所以攪拌軸的直徑取60mm滿足條件。6.3.2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=90200，故不作臨界轉(zhuǎn)速校核計算。第7章 反應(yīng)釜附件的選型及尺寸設(shè)計7.1 工藝接管反應(yīng)釜上工藝接管包括進(jìn)料接管、出料接管、水出口接管、溫度計管口等。7.1.1 進(jìn)料管反應(yīng)釜的進(jìn)料口從頂蓋引入，進(jìn)

31、料口下端的開口截成45度角，開口方向朝向釜的中心，以防止沖擊釜壁。本設(shè)計采用內(nèi)伸式進(jìn)料管，管口浸沒于料液中，可減少沖擊頁面而產(chǎn)生泡沫，有利于穩(wěn)定液面，液面以上部分開有直徑為5mm的小孔，以防止虹吸現(xiàn)象。乙醇醇進(jìn)料管 : 管徑 根據(jù)管子規(guī)格圓整選用的無縫鋼管，L=200mm法蘭：PN0.25 DN50 HG 20592-97乙酸進(jìn)料管 : 管徑根據(jù)管子規(guī)格圓整選用的無縫鋼管，L=150mm法蘭：PN0.25 DN25 HG 20592-97濃硫酸進(jìn)料管 管徑根據(jù)管子規(guī)格圓整選用的無縫鋼管，L=100mm法蘭：PN0.25 DN10 HG 20592-977.1.2出料管反應(yīng)釜出料有上出料和下出料

32、兩種方式。上出料方式用于當(dāng)反應(yīng)釜液體物料需要輸送到位置比反應(yīng)釜高或并列的設(shè)備，通過壓出管實現(xiàn)。下出料方式用云物料需放入另一個位置較低的設(shè)備、對于粘稠物料或含有固體顆粒的物料，在反應(yīng)釜地步裝設(shè)出料口。本設(shè)計采用下出口出料。 出料總質(zhì)量流量:因密度，則體積流量為 由表1-14得，因進(jìn)料黏度低，選取管道中流速則管徑根據(jù)規(guī)格選取573.5的無縫鋼管。 法蘭：PN0.6 DN50 HG 20592-977.1.3夾套水進(jìn)出口接管夾套水進(jìn)出口接管采用無縫鋼管，罐內(nèi)的接管與下封頭內(nèi)表面磨平磨平。配用突面板式平焊管法蘭，法蘭標(biāo)記為：HG20593-97 法蘭 PL100-0.6 RF 。7.1.4溫度計管口溫

33、度計接管：452.5，L=100mm，無縫鋼管 法蘭：PN0.25 DN40 HG 20592-977.2墊片尺寸及材質(zhì)5根據(jù)，工藝接管配用的突面板式平焊管法蘭的墊片，材料為耐油石棉橡膠板。墊片標(biāo)記為：乙醇進(jìn)料管：墊片PL50-0.6 JB4704-2000.乙酸進(jìn)料管：墊片PL80-0.6 JB4704-2000.出料口接管：墊片PL120-0.6 JB4704-2000.夾套水進(jìn)出口接管：墊片PL100-0.6 JB4704-2000.溫度管口：墊片PL100-0.6 JB4704-2000.7.3 開孔與補強7.3.1開孔由于D=2600mm，因此需要在釜體的封頭上設(shè)置人孔。人孔標(biāo)準(zhǔn)按公

34、稱壓力為0.6MPa的等級選取。該反應(yīng)釜在最高工作壓力小于或等于0.6MPa的條件下工作，從人孔類型系列標(biāo)準(zhǔn)可知，公稱壓力為0.6MPa的人孔類型很多。本設(shè)計采用旋柄快開人孔DG450。該人孔標(biāo)記為：HG 人孔（R.A2707）450 HG 2151595.如前計算所示（具體開孔情況，見精餾塔工藝條件圖）；各接管開孔面積的總和均等于1.31.5倍的管截面積，乙醇進(jìn)料管、乙酸進(jìn)料管、出料口接管、夾套水進(jìn)出口接管、溫度管口開孔面積均取1.3倍管的截面積。7.3.2 補強為了降低峰值應(yīng)力，需要對結(jié)構(gòu)開孔部位進(jìn)行補強，以保證容器安全運行。開孔應(yīng)立集中的程度和開孔的形狀有關(guān)，圓孔的應(yīng)力集中程度最低，因此

35、本設(shè)計均采用圓孔。由于人孔的筒節(jié)不是采用無縫鋼管，故不能直接選用補強圈標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計所選用的人孔筒節(jié)內(nèi)徑，壁厚。故補強圈內(nèi)徑，外徑，補強圈的厚度按下式估算：取整后，人孔處的補強圈取25mm厚。當(dāng)殼體開孔滿足全部滿足條件時可不另行補強：設(shè)計壓力小于或等于2.5MPa：兩相鄰開孔中心的間距應(yīng)不小于兩開孔直徑之和的兩倍：接管公稱外徑小于或等于89mm。乙醇進(jìn)料管,乙酸進(jìn)料管，均滿足可不另行補強的條件，不進(jìn)行補強。出料管，夾套水進(jìn)出口接管，溫度計管口，開孔較大，需對其進(jìn)行開孔補強。根據(jù)規(guī)定，采用補強圈結(jié)構(gòu)補強時應(yīng)遵循：鋼材的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強度下限值；補強圈厚度小于或等于；殼體名義厚度。根據(jù)已知條件，可判斷出符

36、合補強圈補強的條件。則此處采用補強圈補強。出料管補強圈標(biāo)記為： dN 1336mm-D- JB/T 4736。夾套水進(jìn)出口接管、溫度計管口補強圈標(biāo)記為： dN 1084mm-D- JB/T 4736。7.4 支座選型及設(shè)計支座用來支承和固定設(shè)備。常用的有耳式支座和鞍式支座。本設(shè)計采用耳式支座。耳式支座又有A、AN和B、BN型四種，本設(shè)計選用耳式B型支座，支座數(shù)量為4個。反應(yīng)釜總質(zhì)量的估算：式中：釜體的質(zhì)量（kg）；夾套的質(zhì)量（kg）；攪拌裝置的質(zhì)量（kg）；附件的質(zhì)量（kg）。其中： ，則 反應(yīng)釜內(nèi)的物料質(zhì)量約為（以水裝滿釜體計算），夾套中水的質(zhì)量。故物料總質(zhì)量。裝置的總質(zhì)量：每個支座承受的重

37、力約為：。選擇B型帶墊板，8號耳式支座，支座材料為Q235-A.F，墊板材料為，墊板厚度為16mm，其規(guī)定標(biāo)記為；JB/T4725-92 耳座B8，。B型耳式支座的尺寸11H底板筋板墊板地腳螺栓規(guī)格H600480360261455103801872060016723630第8章 環(huán)境保護(hù)環(huán)境保護(hù)是指人類為解決現(xiàn)實的或潛在的環(huán)境問題，協(xié)調(diào)人類與環(huán)境的關(guān)系，保障經(jīng)濟社會的持續(xù)發(fā)展而采取的各種行動的總稱。其方法和手段有宣傳教育、工程技術(shù)的、行政管理的，也有法律的、經(jīng)濟的等。環(huán)境保護(hù)又是指人類有意識地保護(hù)自然資源并使其得到合理的利用，防止自然環(huán)境受到污染和破壞；對受到污染和破壞的環(huán)境必須做好綜合治理，

38、以創(chuàng)造出適合于人類生活、工作的環(huán)境。城市環(huán)保產(chǎn)業(yè)是當(dāng)今世界的朝陽產(chǎn)業(yè)，20世紀(jì)90年代以來，世界各國越來越重視環(huán)境問題，大力推廣清潔生產(chǎn)技術(shù)，環(huán)保產(chǎn)品和服務(wù)的市場規(guī)模越來越大。截至2011年底，在全球環(huán)保市場份額中，美國占據(jù)36%，位居第一;歐洲排名第二;日本排名第三。自20世紀(jì)70年代開始，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，中國的環(huán)保產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模。工業(yè)化與城市化率快速發(fā)展的同時促進(jìn)了中國居民環(huán)保意識的增強以及環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。特別是“十五”以來，國家加大了對電力、水泥、鋼鐵、化工、輕工等重污染行業(yè)的治理力度，加強了對城鎮(zhèn)污水、垃圾和危險廢物集中處置等環(huán)境保護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)投資，有力地拉動了環(huán)保產(chǎn)業(yè)的市場需求

39、，產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模迅速擴大，領(lǐng)域不斷拓展，結(jié)構(gòu)逐步調(diào)整，整體水平有較大提升，運行質(zhì)量和效益進(jìn)一步提高，已經(jīng)從初期的以“三廢治理”為主，發(fā)展為包括環(huán)保產(chǎn)品、環(huán)境服務(wù)、潔凈產(chǎn)品、廢物循環(huán)利用，跨行業(yè)、跨地區(qū)，產(chǎn)業(yè)門類基本齊全的產(chǎn)業(yè)體系。未來中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步調(diào)整，資源節(jié)約型產(chǎn)品、潔凈產(chǎn)品的生產(chǎn)和資源綜合利用技術(shù)將繼續(xù)迅速發(fā)展;環(huán)境服務(wù)業(yè)的規(guī)模將逐步擴大。城市污水處理、污泥處理、脫硫脫硝等重點領(lǐng)域環(huán)保投資將作為未來環(huán)境保護(hù)的重點對象。與此同時，每個公民也應(yīng)當(dāng)做到自己的義務(wù)，做好每一件小事。特別是培養(yǎng)環(huán)境保護(hù)的意識，讓環(huán)境保護(hù)這一觀念深入到我們的腦海里。因此在做這個課程設(shè)計的時候，我們也不要忘了其環(huán)

40、境的影響。應(yīng)當(dāng)首要考慮其環(huán)境保護(hù)的方面及其具體的做法。具體做法如下：8.1污染來源交通運輸活動產(chǎn)生的有害氣體、液體、噪聲工廠排放的煙塵、污水和垃圾8.2主要污染物廢水、廢氣、廢渣、噪聲8.3 設(shè)計依據(jù)根據(jù)中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法的規(guī)定，本著“消除污染、保護(hù)環(huán)境、綜合利用、化害為利”的方針，對經(jīng)營過程中排出污染物質(zhì)采取必要處理措施，使其達(dá)到規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)，以實現(xiàn)凈化環(huán)境的目的。本項目涉及的環(huán)境治理工程與生產(chǎn)線設(shè)備安臵及配套實施建設(shè)同時設(shè)計、同時施工、同時建成投入使用。8.4設(shè)計方案8.4.1 工廠綠化本項目根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件，工廠生產(chǎn)特點并結(jié)合全廠總平面布置進(jìn)行綠化設(shè)計，廠區(qū)綠化面積約為13。廠前區(qū)

41、為重點綠化、美化區(qū)，設(shè)置花壇，種植花卉，輔以草坪。沿工廠圍墻四周、道路兩側(cè)及廠內(nèi)適當(dāng)?shù)牡攸c種植喬木、灌木、綠籬，為職工生產(chǎn)和生活創(chuàng)造良好的環(huán)境條件，以達(dá)到凈化空氣，保護(hù)環(huán)境，有益于人體健康的目的。綠化既要保護(hù)環(huán)境，防止污染，美化廠容，又不應(yīng)妨礙生產(chǎn)操作，物料運輸及防火要求。8.4.2 排渣工廠排出的廢渣主要為鍋爐煤渣和更換的失活催化劑，煤渣可作為原料出售給當(dāng)?shù)厮鄰S，失活催化劑由專門廠家進(jìn)行處理。廢水自行處理排放，主要污染物為乙酸乙酯（24ppm）、乙醇（0.89%）、甘油（痕量）。8.4.3 給排水水源和給水系統(tǒng)及其相應(yīng)的排水系統(tǒng)和污水處理裝置無需自建。相應(yīng)的排水系統(tǒng)及污水處理系統(tǒng)需自建，給

42、水方案以節(jié)約用水為原則，合理利用水資源。生產(chǎn)冷卻水全部使用循環(huán)水，以盡量減少新鮮水。排水系統(tǒng)的劃分以清污分流為原則。（1)工廠給水本項目裝置用水設(shè)置2個供水系統(tǒng)。即獨立的生產(chǎn)、生活供水系統(tǒng)，消防水系統(tǒng)以及循環(huán)水系統(tǒng)。 生產(chǎn)、生活供水系統(tǒng) 本項目裝置用水量主要用于生活用水和各生產(chǎn)裝置工藝水、地坪沖洗、循環(huán)水補充水、消防水池補水等。循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 確定項目裝置循環(huán)水用量（2）工廠排水本著清污分流的劃分原則，結(jié)合廠外排水條件和滿足環(huán)保要求。廠區(qū)排水系統(tǒng)劃分為： 生產(chǎn)污水排水系統(tǒng) 各裝置的生產(chǎn)污水收集后排入污水處理站。 生活污水排水系統(tǒng) 全廠生活污水匯集后經(jīng)化糞池處理后排入廠內(nèi)污水處理站處理。生產(chǎn)凈下

43、水及雨水排水系統(tǒng) 廠內(nèi)雨水、生產(chǎn)凈下水及處理后的污水經(jīng)W10管線收集重力排至工業(yè)園區(qū)現(xiàn)有管線。（3）污水處理本項目需處理的污水主要來精餾塔廢水及廠區(qū)生活污水和化驗室污水，擬采用活性污泥法進(jìn)行生化處理。處理流程采用活性污泥法進(jìn)行生化處理。8.4.4 通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)（1）通風(fēng)及空調(diào)設(shè)置的原則本項目工藝生產(chǎn)裝置介質(zhì)易燃、易爆、有毒，在有害介質(zhì)有可能泄漏的房間擬設(shè)置通風(fēng)機械進(jìn)行強制通風(fēng)，預(yù)防事故的發(fā)生。生產(chǎn)廠房內(nèi)亦設(shè)置通風(fēng)機械進(jìn)行強制通風(fēng)，以改善操作環(huán)境?？刂剖?、化驗室等處有精密儀器的房間，為保證儀表、精密儀器的可靠運行，室內(nèi)需恒溫恒濕，因此上述房間設(shè)置空調(diào)?，F(xiàn)場休息小屋由于比較分散，故考慮設(shè)置空調(diào)。

44、（2）采暖、通風(fēng)及空調(diào)方案本項目采暖熱源采用0.2MPa（G）的蒸汽，冷凝水不回收直接排到下水道?；灧治鍪也捎猛L(fēng)柜排風(fēng)，每個通風(fēng)柜單獨設(shè)置一臺風(fēng)機，風(fēng)機集中設(shè)置在樓頂上?？刂剖摇④囬g分析用色譜儀室需恒溫恒濕，故設(shè)置冷暖兩制式空調(diào)進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)，現(xiàn)場巡回工休息室設(shè)冷暖兩制式空調(diào)，用于夏季供冷風(fēng)，冬季供熱風(fēng)，保持室內(nèi)在適應(yīng)的溫度。參考文獻(xiàn)1 譚蔚. 化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)M.天津:天津大學(xué)出版社,2008.42 柴誠. 化工原理上冊M.北京:高等教育出版社,2008.93吳元欣,丁一剛.化學(xué)反應(yīng)工程M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20104王志魁. 化工原理M. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,20065陳志平,

45、曹志錫. 過程設(shè)備設(shè)計與選型基礎(chǔ)M. 浙江: 浙江大學(xué)出版社,20076金克新, 馬沛生. 化工熱力學(xué)M. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,20037涂偉萍, 陳佩珍, 程達(dá)芳.化工過程及設(shè)備設(shè)計M. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,20008劉俊吉.物理化學(xué)M. 北京: 高等教育出版社, 20009朱有庭, 曲文海. 化工設(shè)備設(shè)計手冊M. 化學(xué)工業(yè)出版社, 200410丁伯民, 黃正林. 化工容器M. 化學(xué)工業(yè)出版社, 200311蔡建國,周永專.輕化工設(shè)備及設(shè)計.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006總 結(jié)在為期兩周的設(shè)計里，在此課程設(shè)計過程中首先要感謝老師，在這次課程設(shè)計中給予我們的指導(dǎo)，由于是初次做反應(yīng)工程課程設(shè)計，所以，再設(shè)計整個過程中難免遇到這樣那樣的