釜式反应器设计说明书-123
连续搅拌釜式反应器设计说明
专业:化学工程与工艺目录一、设计任务.............................................................................................................................. - 1 -二、确定反应器及各种条件...................................................................................................... - 1 -三、反应釜相关数据的计算...................................................................................................... - 1 -1.体积................................................................................................................................... - 1 -2.筒的高度和径................................................................................................................... - 2 -3.筒的壁厚........................................................................................................................... - 2 -四、夹套的计算.......................................................................................................................... - 3 -1.夹套的径和高度............................................................................................................... - 3 -2.夹套壁厚........................................................................................................................... - 3 -五、换热计算.............................................................................................................................. - 3 -1.所需的换热面积............................................................................................................... - 3 -2.实际换热面积................................................................................................................... - 4 -3.冷却水流量....................................................................................................................... - 4 -六、搅拌器的选择...................................................................................................................... - 4 -七、设计结果一览表................................................................................................................ - 5 -八、参考文献.............................................................................................................................. - 5 -一、设计任务某工段需要每天生产8吨乙酸丁酯。
釜式反应器
重点掌握内容
等温间歇釜式反应器的计算(单一反应、平行与连 串反应)。
连续釜式反应器的计算 。 空时和空速的概念及其在反应器设计计算中的应用。 连续釜式反应器的串联和并联。 釜式反应器中平行与连串反应选择性的分析,连接
和加料方式的选择。 连续釜式反应器的热量衡算式的建立与应用。
其它要求
dn A dt 0
0
0
对于均相,恒容过程方 程进一步变为:
(k1 k 2 )C A
dCA dt
0
k1C A
dCp dt
0
k 2C A
dCQ dt
0
设初值条件为:t=0 时,CA=CA0,CP=0,CQ=0,则方
程的解为
t 1 ln CA0 或 t 1 ln 1
k1 k2 CA
问题之二:并联操作各釜流量如何分配
图3-6 并联的釜式反应器
并联情况
通常可以采取τ1=τ2,这时整个反应系统最优。
即要
Vr1 Vr2
Q Q O1
O2
这时有 : X Af 1 X Af 2 X Af
二、 串联釜式反应器的计算
假设N个串联的釜式反应器如图 所示。可以通过对每个釜进行 物料衡算,得到系统的计算方程。
空时的倒数,即
s
1
s↑时,生产能力↑。
其他几种术语
为了便于比较,通常采用“标准情况下的体积流 量”。
对于有固体催化剂参与的反应, 用催化剂空速(往 往以催化剂质量或体积衡量)。
几种不同的空速: 质量空速(m3/g-cat)、体积空速(m3/ m3 cat) 液空速(m3液体原料/g-cat、 m3液体原料/ m3 cat ) 碳空速、烃空速等
研究内容
(完整word版)反应釜设计
第一章 反应釜釜体与传热装置搅拌设备常被称作搅拌釜(或搅拌槽),当搅拌设备用作反应器时,又被称为搅拌釜式反应器,有时简称反应釜。
釜体的结构型式通常是立式圆筒形,其高径比值主要依据操作容器的装液高径比以及装料系数大小而定。
传热方式有两种:夹套式壁外传热结构和釜体内部蛇管联合使用。
根据工艺需要,釜体上还需要安装各种工艺接管。
所以,反应釜釜体和传热装置设计的主要内容包括釜体的结构和部分尺寸、传热形式和结构、各种工艺接管的安设等。
1.1反应釜釜体1.1.1确定反应釜釜体的直径和高度在已知搅拌器的操作容积后,首先要选择筒体适宜的长径比(H/D i ),以确定筒体直接和高度。
选择筒体长径比主要考虑一下两方面因素:① 长径比对搅拌功率的影响:在转速不变的情况下,P ∝D 5(其中D :搅拌器直径;P :搅拌功率),P 随釜体直径的增大而增大很多,减小长径比只能无谓的损耗一些搅拌功率。
一次一般情况下,长径比应该大一点。
② 长径比对传热的影响:当容积一定时H/D i 越高越有利于传热。
长径比的确定通常采用经验值。
在确定反应釜直径和高度时,还应该根据反应釜操作时所允许的装料程度---装料系数η等予以综合考虑,通常装料系数η可取0.6-0.85.如果物料在反应过程中产生泡沫或沸腾状态,η应取较低值,一般为0.6-0.7;若反应状态平稳,可取0.8-0.85(物料粘度大时可取最大值)。
因此,釜体的容积V 与操作溶积V 0有如下关系:V=V 0/η…………………………………………………………………(1.1) 选取反应釜装料系数η=0.8,由V=V 0/η可得设备容积:V 0=V ×η=1×0.8=0.83m 选取H/D i =1.0,由公式m D H V D ii 08.10.10.14433=⨯⨯==ππ……………………………………(1.2)将计算结果圆整至公称直径标准系列,选取筒体直径D i =1000mm ,查《化工设备机械基础》表8-27,DN=1000mm 时的标准封头曲面高度h=250mm ,直边高度h 2=25mm ,封头容积V h =0.1513m ,由手册查得每一米高的筒体容积为3195.0m V =。
釜式反应器的设计
釜式反应器的设计釜式反应器是一种广泛应用于化学反应过程中的设备,其设计需要考虑多种因素,如反应物的性质、反应温度、反应压力、设备的材料等。
本文将介绍釜式反应器设计的基本原则和主要结构。
1. 引言釜式反应器是一种用于化学反应的设备,其结构简单,操作方便,适用范围广泛。
在化工、石油、制药等领域中,釜式反应器被广泛应用于各种化学反应过程。
然而,釜式反应器的设计需要充分考虑反应过程的特点和反应物的性质,以确保反应的稳定进行和设备的安全使用。
2. 釜式反应器设计的基本原则釜式反应器的设计应遵循以下基本原则:2.1 容积效率为提高设备的利用率和生产效率,釜式反应器的容积应适当。
过小的容积会导致反应物浓度过高,影响反应的进行和产品的质量;过大的容积则会导致反应物浓度过低,增加设备的投资和维护成本。
2.2 传质速率在化学反应过程中,反应物和产物的浓度分布会对反应速率产生影响。
因此,釜式反应器的设计应考虑传质速率,以促进反应物和产物在设备内的均匀分布。
2.3 温度控制化学反应的速度通常与温度密切相关。
在某些反应过程中,微小的温度变化可能会导致反应速度的显著变化。
因此,釜式反应器的设计应考虑温度控制,以确保反应在预设的温度范围内进行。
2.4 压力控制在某些反应过程中,压力的变化会对反应的进行和产品的质量产生重要影响。
因此,釜式反应器的设计应考虑压力控制,以保持设备内的压力稳定。
3. 釜式反应器的结构釜式反应器的主要结构包括釜底、釜壁、进料口、出料口、排污口等。
以下是各部分的设计原理和选型依据:3.1 釜底釜底是釜式反应器的底部,其设计应考虑以下因素:3.1.1支撑性:釜底应具有足够的支撑力,以承受反应过程中产生的压力和设备自重。
3.1.2 耐腐蚀性:应根据反应介质的性质选择合适的材料,以抵抗化学腐蚀。
3.1.3 排放口:应在釜底设置排放口,以便排放反应过程中产生的废液和废物。
3.2 釜壁釜壁是釜式反应器的主体部分,其设计应考虑以下因素:3.2.1耐压性:釜壁应具有足够的耐压性,以承受反应过程中产生的压力和设备内外的温差应力。
反应釜操作指南说明书
反应釜操作指南说明书一、概述反应釜是一种常用的实验室仪器,广泛应用于化学、医药、食品等领域。
为了确保操作的安全和高效性,本操作指南将详细介绍反应釜的操作步骤和注意事项。
二、设备准备1. 检查反应釜的外观是否完好,如有损坏请及时更换。
2. 确保反应釜内部清洁干燥,无杂质。
3. 准备所需的试剂、溶液和实验器材。
三、操作步骤1. 将反应釜放置在平稳的实验台面上,并连接好电源。
2. 打开反应釜的控制面板,确保温度和压力指示器正常工作。
3. 打开水和电源开关,调节水温和水量,确保反应釜内部保持适宜的冷却温度。
4. 打开反应釜的进气阀门,调节气体流量,并用气体检测仪器确保气体质量符合要求。
5. 打开反应釜的进料阀门,将所需试剂缓慢加入,避免剧烈反应或溅溢。
6. 根据实验要求,调节反应釜的温度和压力,确保反应条件符合设定值。
7. 在反应过程中,及时观察温度和压力变化,保持记录。
8. 反应结束后,关闭进气阀门和进料阀门,停止供电和冷却水源。
9. 等待反应釜冷却至安全温度后,进行清洗和维护。
四、安全注意事项1. 操作人员必须熟悉反应釜的使用说明,严格按照操作步骤进行操作。
2. 在操作前必须戴上适当的个人防护装备,如实验服、手套、安全眼镜等。
3. 在操作过程中,严禁直接观察反应釜内的反应情况,以免受到喷溅物的伤害。
4. 严禁在未冷却的反应釜上进行清洗或维护,以免烫伤。
5. 在实验室内使用反应釜时,应确保良好的通风条件,避免气体积聚。
6. 如遇到异常情况,如压力过高、温度异常升高等,应立即停止操作,并向相关人员报告。
7. 维护人员应定期检查反应釜的安全装置和仪表的工作状态,确保其正常可靠。
五、应急措施1. 在发生意外事故时,应立即切断电源,并向实验室负责人和相关人员求助。
2. 如有人员烧伤或化学物质污染,应按照应急预案进行急救处理,并立即送医院进行治疗。
六、总结本操作指南详细介绍了反应釜的操作步骤和安全注意事项,希望能对使用反应釜的实验室人员提供指导和帮助。
反应釜介绍说明书及操作规程
反应釜的广义理解即有物理或者化学反应的不锈钢容器,通过对容器的结构设计与参数配置,实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混配功能。
随之反应过程中的压力要求对容器的设计要求也不尽相同。
生产必须严格按照像应的标准加工、检测并试运行。
不锈钢反应釜根据不同的生产工艺、操作条件等不尽相同,反应釜的设计结构及参数不同,即反应釜的结构样式不同,属于非标的容器设备。
不锈钢反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品等生产型用户和各种科研实验项目的研究,用来完成水解、中和、结晶、蒸馏、蒸发、储存、氢化、烃化、聚合、缩合、加热混配、恒温反应等工艺过程的容器。
反应釜是综合反应容器,根据反应条件对反应釜结构功能及配置附件的设计。
从开始的进料-反应- 出料均能够以较高的自动化程度完成预先设定好的反应步骤,对反应过程中的温度、压力、力学控制(搅拌、鼓风等)、反应物/产物浓度等重要参数进行严格的调控。
反应釜材质普通有碳锰钢、不锈钢、锆、镍基(哈氏、蒙乃尔) 合金及其它复合材料。
反应釜可采用SUS304、SUS316L 等不锈钢材料创造。
搅拌器有锚式、框式、桨式、涡轮式,刮板式,组合式,转动机构可采用摆线针轮减速机、无级变速减速机或者变频调速等,可满足各种物料的特殊反应要求。
密封装置可采用机械密封、填料密封等密封结构。
加热、冷却可采用夹套、半管、盘管、米勒板等结构,加热方式有蒸汽、电加热、导热油,以满足耐酸、耐高温、耐磨损、抗腐蚀等不同工作环境的工艺需要。
可根据用户工艺要求进行设计、制造。
反应釜由釜体、釜盖、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置、支承等组成。
搅拌形式普通有锚式、桨式、涡轮式、推进式或者框式等,搅拌装置在高径比较大时,可用多层搅拌桨叶,也可根据用户的要求任意选配。
并在釜壁外设置夹套,或者在器内设置换热面,也可通过外循环进行换热。
加热方式有电加热、热水加热、导热油循环加热、远红外加热、外(内)盘管加热等,冷却方式为夹套冷却和釜内盘管冷却,搅拌桨叶的形式等。
釜式反应器
连续釜式反应器的串联与并联
1.图解分析
小结
正常动力学,转化速率 (R A ) 随XA增加而降低。
多釜串联比单釜有利,总反应体积小于单釜体积。
对于正常动力学,串联的釜数增多,则总体积减小。 (但操作复杂程度增大,附属设备费用增大) 反常动力学,转化速率 (R A ) 随XA增加而增加。
单釜的反应体积小于串联釜的总体积。
区别
例:在等温间歇反应器中进行乙酸乙酯皂化反应:
CH 3COOC2 H 5 NaOH CH 3COONa C2 H 5OH
A B
该反应对乙酸乙酯及氢氧化钠均为一级。反应开始时乙酸乙酯及氢氧化 钠的浓度均为0.02 mol/L,反应速率常数等于4.6 L/(mol min)。试求乙酸 乙酯转化率分别达到 80%、90%和 95%时的反应时间。 解:
化学反应工程
Chemical Reaction Engineering
釜式反应器
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釜式反应器的组合
第三章 釜式反应器
釜式反应器概述 釜式反应器的物料衡算通式 等温间歇釜式反应器的计算 连续釜式反应器的反应体积 连续釜式反应器的串联与并联 釜式反应器中复合反应的收率与选择性 变温间歇釜式反应器 连续釜式反应器的定态操作
设 t 0 时,c A c A0,cP 0,cQ 0
等温 BR 的计算
dc P 0 令: dt
得:
t opt
n ( k1 / k 2 ) k1 k 2
连续釜式反应器的反应体积
全混流反应器--连续搅拌槽式反应器(CSTR -Continuous Stirred Tank Reactor)
间歇釜式反应器物料衡算式
反应釜使用说明书
反应釜使用说明书
首先,反应釜使用说明书的目的是提供关于如何正确使用反应釜的指导和安全注意事项。
以下是一般反应釜使用说明书的内容:
1. 引言:简要介绍反应釜的作用和重要性,并概述使用说明书的目的。
2. 反应釜的组成部分:详细列出反应釜的各个组成部分,包括容器、搅拌器、加热系统、冷却系统等,并解释其功能。
3. 安全注意事项:提供使用反应釜时需要遵守的安全规定,包括个人防护措施、电源和气源的安全使用、急救措施等。
还包括对材料的危险性评估和对应的防护措施。
4. 反应釜的操作流程:详细描述反应釜的操作步骤,包括如何装载反应物料、调节温度和压力、搅拌反应等。
每个步骤都应包含所需的操作步骤和注意事项。
5. 清洁和维护:提供清洁和维护反应釜的指导,包括如何清洗釜体和附件、如何更换密封件、如何检查并更换电缆等。
6. 故障排除:列出常见的问题和解决方法,以帮助用户解决反应釜操作中可能遇到的一些常见问题。
7. 技术参数和限制:提供反应釜的技术参数和使用限制,包括最大温度、最大压力、最小反应物量等。
8. 附录:附上反应釜的图纸、材料数据表、相关证书等,以便用户参考。
在使用反应釜之前,请仔细阅读使用说明书,并遵守所有的安全操作规程和注意事项。
如有任何疑问或问题,请及时向厂家或供应商咨询。
第三章 釜式反应器
������������
1
= − ln 1 − ������
1 − ������
������
化学反应工程——釜式反应器
7
t与CA0有关 t与CA0无关
2. 间歇反应器的反应体积:
������ = ������ ������ + ������
式中: Q0— 单位时间内处理的反应物料的体积(由生产任务决定) t— 反应时间 t0— 辅助时间
1 − ������
������������
������������
1 反应时间:������ =
������������
������������ 1 − ������
若 ������ ≠ 1
t = 1 − ������
−1
������ − 1 ������������
若 ������ = 1
1 ������ = ������
������ = = ������ ������
(5)
������������
初 始 条 件 : t=0时,CA=CA0 ; CP=0; CQ=0
对 ( 4 ) 积 分 得 : ∴ ������ =
ln =
ln
(6)
由此式可求得为达到一定的XA所需要的反应时间,式(6)也可写成:
������ = ������ exp − ������ + ������ ������
1 − exp − ������ + ������ ������
������ + ������
两种产物的浓度之比,在任何反应时间下均等于两个反应的速率常数之比。
化学反应工程——釜式反应器
16
反应釜课程设计说明书
课程设计资料袋机械工程学院(系、部) 2012 ~ 2013 学年第二学期课程名称指导教师职称学生专业班级班级学号题目酸洗反应釜设计成绩起止日期 2013 年 6 月 24 日~ 2013 年 6 月 30 日目录清单. . .过程设备设计设计说明书酸洗反应釜的设计起止日期: 2013 年 6 月 24 日至 2013 年 6 月 30 日学生班级学号成绩指导教师(签字)机械工程学院(部)2013年6月26日课程设计任务书2012—2013学年第二学期机械工程学院(系、部)专业班级课程名称:过程设备设计设计题目:酸洗反应釜设计完成期限:自 2013 年 6 月 24 日至 2013 年 6 月 30 日共 1 周指导教师(签字):年月日系(教研室)主任(签字):年月日目录第一章绪论 (4)1.1 设计任务 (2)1.2 设计目的 (2)第二章反应釜设计 (2)第一节罐体几何尺寸计算 (2)2.1.1 确定筒体径 (2)2.1.2 确定封头尺寸 (2)2.1.3 确定筒体高度 (2)2.1.4 夹套的几何尺寸计算 (3)2.1.5 夹套反应釜的强度计算 (4)2.1.5.1 强度计算的原则及依据 (4)2.1.5.2 筒及夹套的受力分析 (4)2.1.5.3 计算反应釜厚度 (5)第二节反应釜釜体及夹套的压力试验 (6)2.2.1 釜体的水压试验 (6)2.2.1.1 水压试验压力的确定 (6)2.2.1.2 水压试验的强度校核 (6)2.2.1.3 压力表的量程、水温及水中Cl-的浓度 (6)2.2.2 夹套的水压试验 (6)2.2.2.1 水压试验压力的确定 (6)2.2.2.2 水压试验的强度校核 (6)2.2.2.3 压力表的量程、水温及水中Cl-的浓度 (6)第三节反应釜的搅拌装置 (1)2.3.1 桨式搅拌器的选取和安装 (1)2.3.2 搅拌轴设计 (1)2.3.2.1 搅拌轴的支承条件 (1)2.3.2.2 功率 (1)2.3.2.3 搅拌轴强度校核 (2)2.3.2.4 搅拌抽临界转速校核计算 (2)2.3.3 联轴器的型式及尺寸的设计 (2)第四节反应釜的传动装置与轴封装置 (1)2.4.1 常用电机及其连接尺寸 (1)2.4.2 减速器的选型 (2)2.4.2.1 减速器的选型 (2)2.4.2.2 减速机的外形安装尺寸 (2)2.4.3 机架的设计 (3)2.4.4 反应釜的轴封装置设计 (3)第五节反应釜其他附件 (1)2.5.1 支座 (1)2.5.2 手孔和人孔 (2)2.5.3 设备接口 (3)2.5.3.1 接管与管法兰 (3)2.5.3.2 补强圈 (3)2.5.3.3 液体出料管和过夹套的物料进出口 (4)2.5.3.4 固体物料进口的设计 (4)第六节焊缝结构的设计 (7)2.6.1 釜体上的主要焊缝结构 (7)2.6.2 夹套上的焊缝结构的设计 (8)第三章后言............................................................. 错误!未定义书签。
化工反应过程之釜式反应器
釜式反应器的搅拌装置
搅拌器的作用,通过搅拌达到物料的充分混合,增强 物料分子碰撞,强化反应器内物料的传质传热
搅 拌 器 类 型
搅拌器的选型主要根据物料性质、搅拌目的 及各种搅拌器的性能特征来进行
釜式反应器的搅拌装置
挡板:一般是指固定在反应釜内壁上的长条
挡 形板挡板。它可把切线流转变为轴向流和径 板 向流,增大了液体的湍动程度,从而改善了
多个连续操作釜式反应器的串联
FA0
FA1
C A0
CA1
1
FA2
CA2
2
FAi1
C Ai 1
FAi
CAi
i
FAN 1 CiN 1
FAN
CiN N
任一釜物料衡算 FA(i1)dt FAidt (rA )iVRidt 0
VR i
FA0
(x Ai x A(i1) ) (rA )i
c A0 V0
(x Ai x A(i1) ) (rA )i
V0 c p (T T0 ) KA(T TW ) VR (rA )(H r )
连续操作釜式反应器的热稳定性
热稳定性判断:
放热速率: QR VR (rA )(H r ) 恒容一级不可逆反应:
QR
V0cA0 (H r )k0 exp( E RT) 1 k0 exp( E RT)
移热速率: QC V0 c p (T T0 ) KA(T TW )
热稳定条件: Qc QR
dqr dqg dT dT
连续操作釜式反应器的热稳定性
操作参数的影响:
着火点和熄火点
定态温度会随着操作条件的改变而改变。 放热反应可能有多定态;吸热反应:定态唯一。
项目四、釜式反应器的技能训练
反应釜课程设计说明书
反应釜设计的有关内容一、设计条件及设计内容分析由设计条件单可知,设计的反应釜体积为1.03m ;搅拌轴的转速为200/min r ,轴的功率为4kw;搅拌桨的形式为推进式;装置上设有5个工艺接管、2个视镜、4个耳式支座、1个温度计管口。
反应釜设计的内容主要有:(1) 釜体的强度、刚度、稳定性计算和结构设计; (2) 夹套的的强度、刚度计算和结构设计; (3) 设计釜体的法兰联接结构、选择接管、管法兰; (4) 人孔的选型及补强计算; (5) 支座选型及验算; (6) 视镜的选型;(7) 焊缝的结构与尺寸设计; (8) 电机、减速器的选型;(9) 搅拌轴及框式搅拌桨的尺寸设计; (10)选择联轴器; (11)设计机架结构及尺寸; (12)设计底盖结构及尺寸; (13)选择轴封形式;(14)绘总装配图及搅拌轴零件图等。
第一章 反应釜釜体的设计1.1 釜体DN 、PN 的确定 1.1.1 釜体DN 的确定将釜体视为筒体,取L/D=1.1 由V=(π/4)L D i 2,L=1.1i D 则=Di 31.140.1π⨯⨯,m Di 0.1=,圆整mm Di 1000= 由[]1314页表16-1查得釜体的mm DN 1000= 1.1.2釜体PN 的确定由设计说明书知釜体的设计压力PN =0.2MPa 1.2 釜体筒体壁厚的设计 1.2.1设计参数的确定设计压力p1:p1=0.2MPa ;液柱静压力 p1H=10^(-6)×1.0×10^3×10×1.1=0.011MPa 计算压力p1c : p1c=p1+p1H=0.2+0.011=0.211MPa ; 设计温度t1: <100℃ ; 焊缝系数Φ: Φ=0.85许用应力[]t σ:根据材料Q235-B 、设计温度<100℃,由参考文献知[]t σ=113MPa ;钢板负偏差1C :1C =0.6mm (GB6654-96); 腐蚀裕量2C :2C =3.0mm 。
反应釜课程设计说明书
反应釜课程设计说明书一、教学目标本课程旨在让学生掌握反应釜的基本原理、结构和应用;培养学生对反应釜的操作技能和安全意识;使学生能够运用反应釜知识解决实际工程问题。
1.掌握反应釜的定义、分类和基本结构。
2.理解反应釜的工作原理和操作流程。
3.熟悉反应釜在化工、制药等领域的应用。
4.了解反应釜的安全技术和故障处理方法。
5.能够正确操作反应釜,进行化工实验和生产。
6.能够对反应釜进行维护和故障排除。
7.能够运用反应釜知识进行工艺优化和工程设计。
情感态度价值观目标:1.培养学生的团队合作意识和责任感。
2.增强学生对化工行业的兴趣和认同感。
3.培养学生对安全生产的重视和遵守规范的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括反应釜的基本原理、结构和应用;反应釜的操作技能和安全知识。
1.反应釜的定义、分类和基本结构。
2.反应釜的工作原理和操作流程。
3.反应釜在化工、制药等领域的应用。
4.反应釜的安全技术和故障处理方法。
5.反应釜的操作技能培训和实操练习。
三、教学方法本课程采用讲授法、案例分析法、实验法等多种教学方法,以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法:通过讲解反应釜的基本原理、结构和应用,使学生掌握反应釜的基础知识。
2.案例分析法:通过分析实际案例,使学生了解反应釜在工程中的应用和解决实际问题的能力。
3.实验法:通过实操练习,培养学生对反应釜的操作技能和安全意识。
四、教学资源1.教材:选用权威、实用的反应釜教材,为学生提供系统的理论知识。
2.参考书:提供相关领域的参考书籍,丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料:制作精美的PPT、视频等多媒体资料,增强课堂教学的趣味性。
4.实验设备:提供反应釜实验设备,进行实操练习,提高学生的操作技能。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等,以全面、客观、公正地评估学生的学习成果。
1.平时表现:通过课堂参与、提问、小组讨论等环节,评估学生的学习态度和积极性。
2.作业:布置反应釜相关作业,评估学生的理论知识掌握和应用能力。
设计说明书反应釜
摘要本设计是处理鲜奶量50T/D的乳品行业三效降膜蒸发系统。
将料液自降膜蒸发器加热室上管箱加入,经液体分布及成膜装置,均匀分配到各换热管内,并沿换热管内壁呈均匀膜状流下。
设计该蒸发器,包括热量衡算,物料衡算,蒸发罐、分离器等组成部分的设计。
采用多效蒸发,通过提高蒸汽的利用次数来达到节能降耗的目的;在一效、二效、三效降膜蒸发器中使用了热压泵,将多效蒸发的前一效产生的二次蒸汽再压缩。
使其温度及压力上升,再作为本效的加热热源;冷凝水自动从一效蒸发器、二效蒸发器、三效蒸发器,然后由三效蒸发器的下部冷凝水泵排出。
本设计图纸包括0号蒸发罐图,1号分离器图,1号热压泵图,1号工艺流程图,2号布液器零件图和2号蒸发器上端盖零件图。
回收了三效二次蒸汽的热量,三效二次蒸汽通过二次蒸汽管路进入混合式冷凝器,从上至下将内筒盘管上的物料预热,大部分二次蒸汽被冷凝,三效二次蒸汽的热量回收。
这样,不仅节约了能量.而且节约了冷却水。
整个设计过程中,设计者本着严肃、认真的态度,对整个系统的蒸发罐、分离器、保温管、杀菌器、热压泵及其它附属设备进行了设计,其中有许多部分的设计借鉴了国内、外的一些先进理论和方法,设计本着全面、合理、经济的原则,尽量减少投资,降低成本,充分的考虑到了经济效益,因地制宜的进行选材和设计,努力达到经济合理、技术先进、质量达标、操作方便、能耗低,无污染的设计目标。
但设计中仍存在许多不足之处,有待于进一步改善。
关键词:三效;降膜;蒸发系统AbstractThis design is an evaporation system of triple-effect and falling film in the dairy industry, it handle fresh milk fifty ton per day. Triple-effect film evaporator is added from the heating room on film evaporator pipes, the liquid distribution box and film forming, evenly distributed to each unit of heat exchange tube and tube wall along the film evaporator. The design includes the calculation of energy and material, the design of component such as evaporator, separator and so on. Using multiple effect evaporation by using frequency to reach steam energy consumption purposes; in effect , the first, the second and third effect upon film evaporator use hot pump, the former one effect of evaporation efficiency of steam produce secondary compression. Make the temperature and pressure rise again, using as the effect of the heating origin of heat, Application of the principle of condensed water heat, condensed water automatic from sterilizer to the first, the second, the third evaporator, and then discharge from the lower condensation water pump by four evaporator. This design drawings including 0 # evaporation drawing, 1# separator drawing, 1# hot pump drawing, 1# process flow drawing, 2 #component drawing and 2 #evaporator component drawings. Recycling the heat of the indirect steam in the fourth evaporator, steam secondary effect through four secondary steam secondary steam pipe enter into hybrid condenser, from top to bottom will steel-flue coil material on preheating, most of the second steam is condensated, the heat of steam secondary in the third evaporator is recovered. Thus, this method not only saves energy but save water. In the whole course of design, the designer was to adhering to the attitude of serious and conscientious, designed the evaporation pot, separator, heat preservation pipe, sterilizer, hydraulic sprayer, thermo-compressor and other subsidiary equipment. Many of them use the advanced experience of our country, but there still leave much to be desired.Key words: Triple-effect; Falling film; Evaporation system目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 乳品行业的发展现状 (1)1.2 设备的要求及技术经济基础 (1)1.2.1设备的要求 (1)1.2.2设备材料要求 (1)1.2.3技术经济基础 (1)第二章专题设计与论证 (3)2.1 设计论述 (3)2.2 蒸发系统设计与论证 (3)2.2.1真空浓缩的特点 (3)2.2.2降膜式罐的特点 (4)2.2.3流程确定及重点设备的选择 (4)第三章设计计算 (7)3.1 物料衡算 (7)3.2 热量衡算 (7)3.2.1热压泵的喷射系数 (8)3.2.2杀菌器的热量衡算 (10)3.2.3一效蒸发罐的热量衡算 (11)3.2.4二效蒸发罐的热量衡算 (12)3.2.5三效蒸发罐的热量衡算 (12)3.2.6总热量衡算 (13)3.3 蒸发罐设计计算 (14)3.3.1传热量的计算 (14)3.3.2各效蒸发罐设计 (14)3.3.2.1周边流量校核 (14)3.3.2.2 一效蒸发罐设计 (15)3.3.2.3 二效蒸发罐设计 (18)3.3.2.4 三效蒸发罐设计 (20)3.4 分离器直径和高度的设计 (23)3.4.1一效分离器设计 (24)3.4.2二效分离器设计 (25)3.4.3三效分离器设计 (25)3.4.4分离器壁厚设计 (26)3.5 杀菌器设计 (28)3.6 保温管的设计 (30)3.7 热能压缩泵的设计 (30)3.7.1拉伐尔喷嘴的计算 (31)3.7.2混合室的设计计算 (32)3.7.3扩压室的设计计算 (33)3.7.4汽管设计计算 (34)3.8 预热器的设计 (34)3.9 管路设计计算 (35)3.9.1蒸汽矩形管道设计 (35)3.9.2汁汽管设计 (36)3.9.3物料管设计 (37)3.10 混合冷凝器的设计 (39)3.10.1冷凝器计算 (39)3.10.2多孔淋水板的设计 (41)3.11 真空泵的设计与选择 (42)3.11.1总不凝气量G (42)a3.11.2真空泵的排气体积 (43)3.11.3真空泵的选择与确定 (43)3.11.4输送泵的选择 (43)3.12 CIP局部清洗系统 (44)第四章安装前的准备要求与安装注意事项 (45)结论 (46)参考文献 (47)附录1 工艺流程图 (48)致谢 (49)第一章绪论1.1 乳品行业的发展现状我国乳品工业是建国后发展起来的新兴食品工业部门,新中国乳品工业的崛起是我国人们生活水平有了明显提高的重要标志之一。
反应釜说明书
目录第一章设计方案的分析和拟订 (2)第二章各部分的结构尺寸的确定和设计计算 (2)2.1总体结构设计 (2)2.2罐体和夹套的设计 (2)2.3 反应釜的搅拌装置 (7)2.4反应釜的传动装置 (8)2.5 反应釜的轴封装置 (9)2.6 反应釜的其他附件 (9)第三章设计小结 (10)第四章参考文献 (10)第一章设计方案的分析和拟订步骤项目及代号参数及结果备注一台带搅拌的夹套反应釜主要由搅拌器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、人孔、支座、工艺接管和一些附件组成。
第二章各部分的结构尺寸的确定和设计计算2.1总体结构设计根据工艺要求考虑各部分结构形式、安装和维修检修的方便,确定各部分结构形式,如封头形式、传热面、传动类型、轴封和各种附件的结构形式。
2.2罐体和夹套的设计夹套反应釜是由罐体和夹套两大部分组成。
罐体在规定的操作温度和操作压力下,为物料完成搅拌过程提供了一定的空间。
2.2.1罐体和夹套的结构设计罐体一般是立式圆桶形容器,有顶盖、筒体和罐底,通过支左安装在基础或平台上宜采用可拆连接,当要求可拆时,做成法兰连接。
2.2.2罐体几何尺寸计算确定筒体内径,确定封头尺寸,通体高度见表格。
2.2.3夹套几何尺寸计算夹套的结构尺寸根据安装和工艺两方面的要求而定。
尺寸见表格。
2.2.4夹套反应釜的强度计算当夹套反应釜几何尺寸确定后,要根据已知的公称直径、设计温度进行强度计算,确定罐体及夹套的筒体和封头的厚度。
过程见表格。
其中还做水压实验校核计算,详情见表格。
稳定性校核2-1 设备材料Q235-B 据工艺条件腐蚀情况确定 2-2 设计压力(罐体内)1,a MP ρ 0.45 由工艺条件给定 2-3 设计压力(夹套内)2,a MP ρ 0.5 由工艺条件给定 2-4 设计温度(罐体内)t 1,℃ <130 由工艺条件给定 2-5 设计温度(夹套内) t 2,℃ <2370 由工艺条件给定 2-6 液柱静压力MPa gh p H ,1061ρ-= 0.0078 按参考文献1第八章计算2-7 计算压力111,c H p p p MPa =+0.4578 计算 2-8 液柱静压力22c p p = 0 忽略 2-9 计算压力12c ρρ= 0.5 计算2-10 罐体及夹套焊接接头系数φ 0.85 按参考文献1表9-6选取 2-11设计温度下材料许用应力[],t MPa σ 113 按参考文献1表9-4或表9-5选取 2-12 罐体筒体计算厚度1111,2[]c tcp D mm p δσφ=- 3.344 按参考文献1第九章计算 2-13 夹套筒体计算厚度2222,2[]c tcp D mm p δσφ=- 3.914 按参考文献1第九章计算 2-14 罐体封皮计算厚度1111,2[]0.5c tcp D mm p δσφ'=- 3.3404按参考文献1第十间计算2-15夹套筒体计算厚度2222,2[]0.5c tcp D mm p δσφ'=- 3.9093 按参考文献1第十间计算2-16 钢板厚度负偏差1,C mm 0.6 按参考文献1表9-10~9-11选取 2-17 腐蚀裕量2,C mm 2.0 按参考文献1第九章计算 2-18 厚度附加量12C=C +C2.6 按参考文献1第九章计算 2-19 罐体筒体设计厚度112,c C mm δδ=+ 5.944 按参考文献1第九章计算 2-20 夹套筒体设计厚度222,c C mm δδ=+ 6.514 按参考文献1第九章计算 2-21 罐体封头设计厚度112,c C mm δδ''=+5.9404 按参考文献1第十章计算 2-22 夹套筒体设计厚度222,c C mm δδ''=+ 6.5093 按参考文献1第十章计算2-23 罐体筒体名义厚度1,n mm δ 6 圆整选取 2-24 夹套筒体名义厚度2,n mm δ 8 圆整选取 2-25 罐体封头名义厚度1,n mm δ'6 圆整选取 2-26 夹套封头名义厚度2n δ' 8圆整选取序号 项目及代号参数及结果备注 3-1 罐体筒体名义厚度1,n mm δ 8 假设3-2 厚度附加量12C C C =+ 2.8 按参考文献1表9-10~9-11选取 3-3 罐体筒体有效厚度11,e n C mm δδ=- 5.2 按参考文献1第十一章计算 3-4 罐体筒体有外径1112,O n D D mm δ=+ 1416 按参考文献1第十一章计算 3-5 筒体计算长度2121/3,L H h h mm =++942 按参考文献1第十一章计算 3-6 系数1/O L D 0.634 按参考文献1第十一章计算 3-7 系数11/O e D δ 271.53 按参考文献1第十一章计算 3-8 系数A 0.00045 查参考文献1图11-5 3-9 系数B85 查参考文献1图11-8 3-10许用外压力11[],/a O eBp MP D δ=0.313<0.45按参考文献1第十一章计算失稳,重设名义厚度n δ3-11 罐体筒体名义厚度1,n mm δ 10 假设3-12 厚度附加量12C C C =+ 2.8 按参考文献1表9-10~9-11选取 3-13 罐体筒体有效厚度11,e n C mm δδ=- 7.2 按参考文献1第十一章计算 3-14 罐体筒体有外径1112,O n D D mm δ=+ 1420 按参考文献1第十一章计算 3-15 筒体计算长度2121/3,L H h h mm =++942 按参考文献1第十一章计算 3-16 系数1/O L D 0.6634 按参考文献1第十一章计算 3-17 系数11/O e D δ 187.22 按参考文献1第十一章计算 3-18 系数A 0.0008 查参考文献1图11-5 3-19 系数B100 查参考文献1图11-8 3-20许用外压力11[],/a O eBp MP D δ=0.507>0.45按参考文献1第十一章计算稳定3-21罐体筒体名义厚度1,n mm δ10 确定3-22 罐体封头名义厚度1,n mm δ' 10 假设3-23 厚度附加量12C C C =+ 2.8 按参考文献1表9-10~9-11选取 3-24 罐体封头有效厚度11,e n C mm δδ''=-7.2 按参考文献1第十一章计算 3-25 罐体封头外径1112,O n D D mm δ'''=+ 1420 按参考文献1第十一章计算 3-26标准椭圆封头当量球壳外半径110.9,O O R D mm ''= 1278按参考文献1第十一章计算3-27 系数110.125(/)O e A R δ=''0.00085 查参考文献1图11-5 3-28 系数B125 查参考文献1图11-8 3-29许用外压力11[],/a O eBp MP R δ=''0.704>0.45按参考文献1第十一章计算稳定3-30罐头封头名义厚度1,n mm δ'10 确定水压实验校核序号 项目及代号参数及结果 备注4-1罐体试验压力11[]1.25,[]T p a tp MP σσ- 0.5625按参考文献1第九章计算4-2夹套水压试验压力21[]1.25,[]T p a tp MP σσ- 0.625 按参考文献1第九章计算4-3 材料屈服点应力,s a MP σ235 按参考文献1第九章计算 4-40.9,T s a MP σσ≤Φ179.8按参考文献1第九章计算4-5罐体圆筒应力11111(),2T e T a e p D MP δσδ+=54.96 按参考文献1第九章计算4-6夹套内压试验应力22212(),2T e T a ep D MP δσδ+=90.456 按参考文献1第九章计算2.3 反应釜的搅拌装置搅拌装置由搅拌器、轴及其支撑组成。
反应釜使用方法说明书
反应釜使用方法说明书第一章釜体结构与部件1.1 釜体结构反应釜主要由釜体、釜盖、夹套、搅拌器、温度控制系统和安全装置等组成。
1.2 釜体部件(1) 反应釜底部设有搅拌器,用于搅拌反应物。
(2) 釜盖上设有进料口、出料口、观察孔和温度探头等。
第二章釜体操作步骤2.1 准备工作(1) 将反应釜安置于坚固平整的地面上。
(2) 检查釜体和周围是否干净,无杂物和溶剂。
(3) 检查夹套内是否注满热媒体。
(4) 检查搅拌器是否安装牢固。
2.2 加热操作(1) 将反应物添加至反应釜中。
(2) 打开温度控制系统,设置所需加热温度。
(3) 开始加热,保持适当的加热速率,避免温度过快上升。
(4) 监测温度变化,根据需要调整加热功率和速率。
2.3 搅拌操作(1) 打开搅拌器,调节搅拌速度和方向。
(2) 根据反应要求,控制搅拌器的工作时间和间歇时间。
(3) 定期检查搅拌器的运行情况,确保正常工作。
2.4 釜盖操作(1) 打开釜盖,将反应物加入或取出。
(2) 注意防止反应物外溢或飞溅,确保操作安全。
(3) 关闭釜盖时,确保密封良好,避免其它物质进入反应物。
第三章清洗与维护3.1 清洗操作(1) 关闭加热和搅拌系统,待釜体冷却至安全温度后开始清洗。
(2) 使用合适的清洗剂和工具,彻底清洗釜体内壁、搅拌器和夹套等部分。
(3) 清洗完毕后,充分冲洗干净,并用干燥布将釜体擦干。
3.2 维护操作(1) 定期检查反应釜的工作状态和各部件的运行情况。
(2) 注意检查搅拌器的轴承和密封装置,如发现异常应及时修理或更换。
(3) 保持夹套内的热媒体清洁,并根据需要定期更换。
(4) 定期检查釜盖的密封性能,如有磨损或老化应及时更换。
第四章安全注意事项4.1 操作人员安全(1) 操作人员应接受相关培训,掌握操作技巧和安全知识。
(2) 穿戴合适的个人防护装备,如防护服、手套、安全眼镜等。
(3) 注意操作过程中避免产生火花、静电等可能引发事故的因素。
釜式反应器
釜式反应器:反应原理与结构组成釜式反应器是一种常见的反应器类型,广泛应用于化工、石油、食品和材料等行业。
下面将介绍釜式反应器的反应原理和结构组成。
一、反应原理釜式反应器的主要作用是在一定的温度、压力和催化剂作用下,将原料和反应物混合在一起进行化学反应。
釜式反应器一般采用间歇式操作,即每次反应结束后,将反应产物从反应器中取出,再进行下一轮反应。
在釜式反应器中,反应物之间通过搅拌、混合和传递热量等过程,实现反应的均匀性和稳定性。
釜式反应器的操作方式可以根据不同的工艺要求进行调整,例如温度、压力、催化剂等参数都可以进行控制和优化。
二、结构组成釜式反应器主要由以下几个部分组成:1.釜体:釜式反应器的主体部分,一般由耐腐蚀、耐高温的材料制成,如不锈钢、钛等。
釜体内部一般分为上下两部分,上部为反应区,下部为加热区。
2.搅拌装置:搅拌装置是釜式反应器中的重要组成部分,它可以将反应物充分混合均匀,并促进反应的进行。
搅拌装置一般由电动机、减速器和搅拌桨组成。
3.传热装置:传热装置的作用是将外部的热量传递给釜体内的反应物,以控制反应温度。
传热装置一般由加热管、散热器等组成。
4.密封装置:密封装置的作用是防止反应物泄漏,保证反应的进行和安全性。
密封装置一般由填料密封、机械密封等组成。
5.控制系统:控制系统是整个釜式反应器的中枢神经,它可以通过调节温度、压力、搅拌速度等参数来控制反应的进行。
控制系统一般由仪表、阀门、传感器等组成。
总之,釜式反应器作为一种常见的反应器类型,具有操作简单、适应性强、可靠性高等优点。
了解釜式反应器的反应原理和结构组成有助于更好地理解其工作原理和应用场景。
釜式反应器设计任务书
一、课程设计任务书1.1任务书1.2 设计内容根据任务书要求,设计夹套反应釜的主要搅拌容器、搅拌装置、传动装置、支座、人孔和工艺接管。
1.3 设计数据基础可查相关教材或工具手册1.4 工作计划1、领取设计任务书,查阅相关资料(3天);2、确定设计方案,进行相关的设计计算(5天);3、校核验算,获取最终的设计结果(2天);4、编写课程设计说明书(论文),绘制草图等(3天)。
1.5 设计成果要求1、通过查阅资料、设计计算等最终提供课程设计说明书(论文)电子稿及打印稿1份,设计结果的A1图纸一张。
2、课程设计结束时,将按以下顺序装订的设计成果材料装订后交给指导教师:(1)封面(具体格式见附件1)(2)课程设计任务书(3)目录(4)课程设计说明书(论文)(具体格式见附件2)(5)参考文献(6)课程设计图纸(可不装订,另交)(7)对设计过程的评述和有关问题的讨论。
1.6几点说明1、本设计任务适用班级:09应用化学(本)精细化工方向;2、课程设计说明书(论文)格式也可参阅《蚌埠学院本科生毕业设计(论文)成果撰写规范》中的相关内容。
学生姓名:指导教师:教研室主任:系主任:二、课程设计任务书1.1任务书1.2 设计内容根据任务书要求,设计夹套反应釜的主要搅拌容器、搅拌装置、传动装置、支座、人孔和工艺接管。
1.3 设计数据基础可查相关教材或工具手册1.4 工作计划1、领取设计任务书,查阅相关资料(3天);2、确定设计方案,进行相关的设计计算(5天);3、校核验算,获取最终的设计结果(2天);4、编写课程设计说明书(论文),绘制草图等(3天)。
1.5 设计成果要求1、通过查阅资料、设计计算等最终提供课程设计说明书(论文)电子稿及打印稿1份,设计结果的A1图纸一张。
2、课程设计结束时,将按以下顺序装订的设计成果材料装订后交给指导教师:(1)封面(具体格式见附件1)(2)课程设计任务书(3)目录(4)课程设计说明书(论文)(具体格式见附件2)(5)参考文献(6)课程设计图纸(可不装订,另交)(7)对设计过程的评述和有关问题的讨论。
釜式反应器设计说明书-123
一概述1.1醋酸乙酯生产工艺的现状和特点醋酸乙酯分子式C4H8O2,又名:乙酸乙酯,英文名称:acetic ester;ethyl acetate,简称EA。
醋酸乙酯是醋酸工业重要的下游产品,也是一种重要的绿色有机溶剂,溶解能力及快干性能均属上乘,主要用做涂料(油漆和瓷漆)、油墨和粘合剂配方中的活性溶剂,也可用做制药和有机化学合成的工艺溶剂。
EA可用于制造乙酰胺、乙酰醋酸酯、甲基庚烯酮等,并在香料、油漆、医药、火胶棉、硝化纤维、人造革、染料等行业中广泛应用,还可用作萃取剂和脱水剂,亦可用于食品工业。
还可用于硝酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶和乙烯树脂、乙酸纤维素脂、纤维素乙酸丁酯和合成橡胶等的生产过程;也可用于复印机的液体硝基纤维墨水。
在纺织工业中用作清洗剂;在食品工业中作为特殊改性酒精的香味萃取剂;在香料工业中是重要的香料添加剂,可作为调香剂的组份。
同时醋酸乙酯本身也是制造染料、香料和药物的原料。
在高级油墨、油漆及制鞋用胶生产过程中,对醋酸乙酯的质量要求较高。
当前全球醋酸乙酯的市场状况是:欧美等发达国家醋酸乙酯的市场发展比较成熟,产量和消费量的增长都比较缓慢,亚洲尤其是中国成为醋酸乙酯生产和消费增长最为快速的国家和地区。
由于中国国内快速发展的市场,尤其是建筑、汽车等行业的强劲发展,推动国内醋酸乙酯的需求,但是同时,醋酸乙酯生产能力的增长也非常快速,市场未来发展充满了机遇与挑战。
醋酸乙酯消费持续增长的主要原因是它取代了污染空气环境的用于表面涂层和油墨配方的甲乙酮和甲基异丁基酮。
醋酸乙酯作为优良溶剂,正逐步替代一些低档溶剂,发展潜力较大。
受消费拉动,20世纪90年代以来,我国醋酸乙酯生产发展迅速。
“八五”期间,产量年均增长率为13.0%;1995-2000年,年均增长率达到20.5%;2000-2002年,年均增长率高达30.5%。
目前我国有醋酸乙酯生产企业30多家,年产能力为57.2万吨。
其中,万吨级以上规模的企业有14家,年产能力为47万吨。
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一概述1.1醋酸乙酯生产工艺的现状和特点醋酸乙酯分子式C4H8O2,又名:乙酸乙酯,英文名称:acetic ester;ethyl acetate,简称EA。
醋酸乙酯是醋酸工业重要的下游产品,也是一种重要的绿色有机溶剂,溶解能力及快干性能均属上乘,主要用做涂料(油漆和瓷漆)、油墨和粘合剂配方中的活性溶剂,也可用做制药和有机化学合成的工艺溶剂。
EA可用于制造乙酰胺、乙酰醋酸酯、甲基庚烯酮等,并在香料、油漆、医药、火胶棉、硝化纤维、人造革、染料等行业中广泛应用,还可用作萃取剂和脱水剂,亦可用于食品工业。
还可用于硝酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶和乙烯树脂、乙酸纤维素脂、纤维素乙酸丁酯和合成橡胶等的生产过程;也可用于复印机的液体硝基纤维墨水。
在纺织工业中用作清洗剂;在食品工业中作为特殊改性酒精的香味萃取剂;在香料工业中是重要的香料添加剂,可作为调香剂的组份。
同时醋酸乙酯本身也是制造染料、香料和药物的原料。
在高级油墨、油漆及制鞋用胶生产过程中,对醋酸乙酯的质量要求较高。
当前全球醋酸乙酯的市场状况是:欧美等发达国家醋酸乙酯的市场发展比较成熟,产量和消费量的增长都比较缓慢,亚洲尤其是中国成为醋酸乙酯生产和消费增长最为快速的国家和地区。
由于中国国内快速发展的市场,尤其是建筑、汽车等行业的强劲发展,推动国内醋酸乙酯的需求,但是同时,醋酸乙酯生产能力的增长也非常快速,市场未来发展充满了机遇与挑战。
醋酸乙酯消费持续增长的主要原因是它取代了污染空气环境的用于表面涂层和油墨配方的甲乙酮和甲基异丁基酮。
醋酸乙酯作为优良溶剂,正逐步替代一些低档溶剂,发展潜力较大。
受消费拉动,20世纪90年代以来,我国醋酸乙酯生产发展迅速。
“八五”期间,产量年均增长率为13.0%;1995-2000年,年均增长率达到20.5%;2000-2002年,年均增长率高达30.5%。
目前我国有醋酸乙酯生产企业30多家,年产能力为57.2万吨。
其中,万吨级以上规模的企业有14家,年产能力为47万吨。
2001年5月,山东金沂蒙集团将醋酸乙酯产能增至8万吨/年,2003年6月又扩能至16万吨/年;2001年,上海石化采用黑龙江省石化研究院技术,建成2万吨/年乙醛缩合法生产醋酸乙酯装置;2002年5月,中英合资BP--扬子江乙酰化工有限公司8万吨/年醋酸乙酯装置投产,采用BP切换式醋酸乙酯技术生产醋酸乙酯和醋酸丁酯,工艺技术国内领先;2001年,江西南昌赣江溶剂厂将醋酸乙酯年产能力从2万吨扩至8万吨;2003年,江门谦信化工发展有限公司将产能从1.5万吨/年扩至3.5万吨/年。
近2-3年内,国内新增醋酸乙酯年产能力达31万吨。
虽然我国醋酸乙酯市场仍有潜力,但由于扩能速度太快,近两年已出现开工率不足的现象。
据了解,2002年国内装置平均开工率约77%,预计2003年平均开工率将为66%。
目前市场已经饱和,产品价格呈走软趋势,利润已渐微薄。
而在建和拟建醋酸乙酯项目尚有20万吨/年产能。
如果这些项目到2005年如期投产,我国醋酸乙酯供应将平衡有余。
随着国内新增能力陆续投产,近两年我国醋酸乙酯进口量有所下降。
2001年进口5.35万吨,2002年进口4.8万吨,2003年上半年进口2.45万吨。
醋酸乙酯制备方法主要有醋酸酯化法、乙醛缩合法、乙醇脱氢法和乙烯加成法。
用醋酸和乙醇酯化制醋酸乙酯是开发较早,工艺成熟,且为目前主要采用的方法。
反应在酸催化剂(如硫酸)存在下进行液相酯化,分为间歇法和连续法。
间歇法使用釜式反应器,连续法则用塔式反应器。
因酯化是可逆反应,为提高酯的产率,要采用过量的乙醇,使醋酸完全反应。
粗醋酸乙酯经中和、蒸馏后,可得纯度98%以上的产品,收率按醋酸计为99%。
近年来,随着我国化学工业的发展和国民经济的迅速增长,醋酸乙酯的发展也较为迅速。
1.2设备介绍——釜式反应器釜式反应器是化工生产中常用的典型设备之一,其用途是实现化学反应过程。
在釜式反应器中物质发生了质的变化,生成新的物质而得到需要的中间产物或最终产品。
它可用来完成磺化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程。
广泛应用于医药、农药、染料、油漆、橡胶等生产行业。
这种设备主要是供液体和液体原料、液体和固体原料以及液体和气体原料之间进行化学反应。
一般来说,釜式反应器在化工生产中具有较大的灵活性、操作弹性大,在相同的设备中能进行多品种的生产,故常用于产量较少,品种较多的产品生产。
在化工生产中,釜式反应器因原料的物态(气体、液体、固体)、反应条件(温度、压力、浓度以及物质是静止的还是流动的)和反应的热效应(吸热反应、放热反应)的不同,则有多种多样的类型及结构,但它们都具有以下几点共同特点:(1)在釜式反应器内完成化学反应过程,并伴有搅拌、换热、传动装置,从而使原料在最佳反应条件下进行反应。
(2)高温、高压操作。
由于化学反应均需在一定压力、温度下进行,对温度和压力均有一定的要求,所以釜式反应器的操作压力和温度变化范围都很大。
(3)间歇操作。
大多数釜式反应器都需进行装料、取样、卸料、清洗等操作。
在化工生产中对产品的质量、种类的要求不断提高,釜式反应器也需不断改进和发展。
大容积化可减少批次之间的质量误差,从而提高产品的质量标准;开发新型的搅拌器,以复合型的搅拌器代替老式的单一型搅拌器;向自动化、连续化方向发展,目前用计算机控制生产,提高产品质量、提高效率、改变生产环境,以及消除环境污染已成为时代发展的趋势和目标。
为完成各种各样的化学反应过程,根据需要釜式反应器的材质及结构虽有所不同,但其基本结构却是相同的。
主要包括釜体、传动、传热、搅拌装置、工艺接管及密封装置等几个部分。
1.2-1釜体结构釜体部分是化工原料反应的空间,是釜式反应器的主要部分。
由筒体及上、下封头组成。
上、下封头常用的有三种基本形状:椭圆形、锥形、平板形。
根据化图1-1搅拌反应器典型结构1-电动机;2-减速机;3-机架;4-人孔;5-密封装置;6-进料口;7-上封头;8-筒体;9-联轴器;10-搅拌器;11-夹套;12-载热介质出口;13-挡板;14-螺旋导流板;15-轴向流搅拌器;16-径向流搅拌器;17-气体分布器;18-下封头;19-出料口;20-载热介质进口;21-气体出口学反应的不同釜体需要适用于不同的压力情况。
而大多数化学反应都需要一定的压力,椭圆形封头较其他两种封头更耐压,所以椭圆形封头在釜式反应器中应用得最广泛。
上封头与筒体联接有两种方法:一种是上封头与筒体直接焊死结成一个整体;另一种形式是考虑拆卸方便用法兰联接以便于维护检修。
在上封头开有各种工艺接管孔、人孔、手孔、试镜及支座等部分。
釜式反应器的结构见图1-1。
筒体规格与化工工艺要求有关,筒体的高度与筒体直径有一定的比例。
这主要是受到搅拌器大小的影响。
釜式反应器筒体的直径增加将使搅拌器的直径也随之增大,而搅拌器的功率与搅拌器直径的五次方成正比,因此对于同容积的釜式反应器其直径不宜太大,但对于某些特定的化学反应,如在发酵釜式反应器中则需保持一定的液体高度,从而使通入的空气能与发酵液体充分接触,故筒体高度又不宜过矮。
釜式反应器的H筒/D内值如表1-1所示,筒体直径及高度见图1-2。
表1-1 釜式反应器的H筒/D内值种类釜内物料类型H筒/D内一般釜式反应器液-固相或液-液相物料1-1.3气-液相物料1-2发酵反应器 1.7-2.5釜体一般由钢板焊成,也有用铸铁制造的,或是采用合金钢或复合钢板。
为解决生产中的腐蚀问题,常选用各种耐腐蚀材料,例如:搪瓷、玻璃、橡胶等耐腐蚀材料作防腐衬里,而以价格较为低廉的钢材作为外层。
对于有一定卫生要求的产品采用全搪或玻璃制作釜体及搅拌、传热装置,这类设备多用于不需较高压力条件的反应,如在医药品、食品添加剂的生产上广泛使用,从而避免铁离子对产品的污染,保护了产品质量。
反应釜大多数是密封的,因为其中的化学反应物料可能是易燃、易爆或有毒,也可能要保持一定的操作温度、压力(或真空)等。
有时由于反应过程的允许,它也可设计成敞图1-2筒体直径及高度开的。
1.2-2换热装置化学反应过程常伴有放热和吸热反应,而且常常需要先加热促使反应的进行,一旦反应开始往往又需要冷却,并不断调节温度维持反应条件,直到反应完毕后,又需散热。
因此釜式反应器常备有加热或冷却装置,以维持最佳的工艺条件,取得最好的反应效果。
对于有热效应的反应,在容器的内部或外部装有加热或冷却装置,例如:电热器,列管、蛇管换热器、夹套等。
最常用的是夹套及蛇管换热装置。
釜式反应器的加热或冷却有多种方式:(1)夹套换热器(2)蛇管换热器(3)夹套内加传热挡板(4)回流冷凝法(5)料浆循环法1.2-3搅拌装置化学反应过程的种种化学变化,是以参加反应的物质是否充分混合为前提的。
搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散、从而达到均匀混合,也可以加速传热和传质过程。
搅拌装置分机械搅拌和气流搅拌两种。
绝大多数釜式反应器采用机械搅拌。
搅拌器一般有以下几种形式:(1)浆式搅拌器浆式搅拌器结构较简单如图1-3所示,其浆叶一般以扁钢制造,铸造浆叶很少用,小型浆叶常将其焊在轮廓上,形成一个整体,然后用键止动螺钉将轮廓连接在搅拌轴上。
图 1-3 桨式搅拌器浆式搅拌器在釜式反应器的搅拌装置中广泛用在促进传热、可溶性固体的混合与溶解以及需在慢速搅拌的情况下,如搅拌被混合的液体及带有固体颗粒的液体都有较好的效果。
在釜体内的料液比较高的情况下,为了将物料搅拌均匀,常装有几层浆叶,相邻二层搅拌叶常交叉成90°安装。
(2)框式及锚式搅拌器框式搅拌器可视为浆式的变形。
框式、锚式与搅拌轴的连接方式也与浆式类似,即浆叶与搅拌轴连接的一端制成半圆状的轴环,然后两侧浆叶的两个半圆环用螺栓栓在搅拌轴上夹紧,同时用穿轴螺栓固定浆叶与搅拌轴。
(3)涡轮式搅拌器涡轮式与浆式相比,浆叶数量较多,浆叶种类亦较多,浆的转速高,结构也复杂。
浆都是用毂键与止动螺钉连接于搅拌轴上,同时在搅拌轴的底部用拧入轴端的螺栓或轴端螺母挡住轮毂。
(4)推进式搅拌器推进式搅拌器常为整体铸造,加工方便,搅拌器采用轴套以平键和紧定螺钉与轴连接。
推进式搅拌器搅拌时能使物料在釜式反应器内循环流动,剪切作用小,上下翻腾效果好。
有的反应需要有更大的液流速度和液体循环时间,应安装导流筒。
(5)其他搅拌器除前面介绍的几种最常见的搅拌器外,尚有许多结构不同的特殊搅拌器,如螺带式、圆筒式及行星式等。
1.2-4传动装置为了使搅拌装置转动,需要有动力和传动装置。
电动机和减速机支承在机架上,机架下面是固定在封头上的底座。
1.2-5轴封结构由于搅拌轴是转动的,而反应釜的封头是静止的,在搅拌轴伸出封头处必须进行密封,以阻止釜内介质向外泄漏,或阻止空气漏入真空釜内,这种密封称为动密封。