立式搅拌反应釜设计
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
立式搅拌反应釜设计
第一节推荐的设计程序
一、工艺设计
1、作出流程简图;
2、计算反应器体积;
3、确定反应器直径和高度;
4、选择搅拌器型式和规格;
5、按生产任务计算换热量;
6、选定载热体并计算K值;
7、计算传热面积及夹套高度;
8、计算搅拌轴功率。
二、机械设计
1、确定反应器的结构型式及尺寸;
2、选择材料;
3、强度计算;
4、选用零部件;
5、绘图;
6、提出技术要求。
三、化工仪表选型
四、编制计算结果汇总表
五、绘制反应釜装配图
六、编写设计说明书
第二节釜式反应器的工艺设计
一、反应釜体积和段数的计算
1、间歇釜式反应器:
V=V R/φ(3—1)
V R=V O(τ+τ') (3—2)式中V—反应器实际体积,m3;
V R—反应器有效体积,m3。
V O —平均每秒钟需处理的物料体积,m 3/s ;
τ' —非反应时间,s ; τ —反应时间,s ;
⎰=Af x R A
A V dx n 00,τ (3—3) 等温等容情况下
()⎰
-=Af
x A A
A r dx C 0
0,τ (3—4)
对一级反应
Af
x k -=
11
ln
1τ
对二级反应
()Af A A x xC x -=
10,0
,τ φ—装料系数,一般为0.4~0.85,具体数值可按下列情况确定: 不带搅拌或搅拌缓慢的反应釜 0.8~0.85; 带搅拌的反应釜 0.7~0.8; 易起泡沫和在沸腾下操作的设备 0.4~0.6。 2、连续釜式反应器
(1)单段连续釜式反应器:
()φφA A A R r x F V
V -=
=0, (3—5)其中 F A,O —每秒钟所处理的物料摩尔数,kmol/s 。
对于一级反应:(-γA )=kC A =kC A,O (1-A x ) 则有效反应体积:
()
()
20,00,0,1A
A A A A A A R KC C C V x kC x F V -=
-=
其中 V O —每秒所处理的物料体积,m 3/s
对于二级反应:(-γA )=
()2
20,21A A A x kC kC -=,代入式(3-5)中 则有效反应体积为:V R =()()2
0,020,01A A A A A A
kC C C V x kC x V -=-
其中 A x —转化率,其它符号同前。
(2)多级连续釜式反应器
V=
φ
∑=n
i i
R V
1
,, 而 V R,i =
()
()i
A i A i A r C C V ---,1,0 (3—6)
其中 V R,i —第i 段釜反应体积, m 3
1,-i A C ,i A C
,—第 i 段反应釜进口及出口物料浓度,kmol/m3 ()i A r -—第 i 段反应釜内反应物反应速度,kmol/m3.s V R,i 的计算方法有解析法和图解法 I .解析法
A .对于一级反应 V R,i =
()()
i A i A i A x k x x V ,1,,01--- (3—7)
B .对于二级反应 V R,i = ()
()2
,0,1,,01i A A i A i A x kC x x V --- (3—8) II .图解法,常用的有两种
A .对于一级反应:根据式V R,i =()
()i
A i A i A A r x x F ---1,,0,,采用图解代替运算,
求出V R ,i ,具体步骤如下:
a .将根据动力学方程计算或实验测得的A x ~(-γA )数据,标绘在以
(-γA )为纵坐标,以A x 为横坐标的图上,可得一曲线。
b .在横坐标上分别标出起始和各釜出口的转化率,
,A x 、
1
,A x 、
2
,A x 、…、
n
A x ,。并由标出的各点向上作垂线分别与曲线相交于点1、2、…、n 。
c .由各交点,根据V n =()()
1,,0
,---n A n A n A A x x r F 逐一画出矩形,则各矩形面积分别为各级反应器的反应体积。
B .对于一时难以找到动力学模型,但已取得了等温条件下一组动力学数据A x ~(-γA )的均相反应,可采用图解法求各级反应器出口转化率,反应器级数及反应器体积
∵
()()[]()()()i A i A i A A i A i A i A A i r x x F r x x F V ,1,,0,,1,0,11--=
----=--
()()()()i A i A i A A i A i A i A A i i r x x C r x x V F V V
--⋅
=--⋅==--1,,0,1,,0
0,0τ ∴()1
,0,,0,--=-i A i
A i A i A i A x C
x C r ττ
表明(-γA )i ~
i
A x ,呈线性关系,其斜率为C A ,O /τi ,截距为
i
i A A x C τ1
,0,-⋅