氯苯硝化反应生产硝基氯苯间歇式反应釜的设计

氯苯硝化反应生产硝基氯苯间歇式反应釜的设计

流程图：

1.基本设计条件的选定

1.1反应温度的确定

设定: 物料的进料温度为25℃, 反应温度为45℃,出口温度为80℃【氯苯硝化工艺条件的研究】，夹套中水的进口温度为25℃,出口温度为40℃

1.2 反应器的选择

氯苯的硝化是一个强放热反应，而且在以混酸作硝化剂时，混酸中的硫酸被反应生成水稀释而放出大量热量。这样大的热量如不及时移出，势必会使反应温度迅速上升，不仅会引起多硝化、氧化等副反应，使产品质量变坏，同时还会发生硝酸分解，产生大量红棕色二氧化氮气体，污染周围环境，严重时甚至会发生爆炸事故。因此采取有效的冷却方式及时移出反应热是维持一定硝化温度、保持反应正常进行的重要条件。

此外,本实验产量小.因此,选用夹套式间歇反应釜

1.3搅拌装置的选择

搅拌器的作用是使釜内物料混合均匀。搅拌器的类型很多，分为∶推进式、桨式、涡轮式、锚式、框式、螺杆式、螺带式等，搅拌器选型时主要考虑∶（1）保证从反应器壁或浸入式热交换装置到反应混合物能有高的给热系数。（2）具有显著的搅拌效果，特别是对多相反应。

（3）搅拌所消耗的能量应尽可能小。

搅拌器结构的确定按标准构型搅拌装置考虑。

由于本设计中的混合液为不互溶的硝化反应液,常采用径向涡轮式搅拌器;当搅拌器置于容器中心时搅拌粘度不高的液体时,液体易形成旋窝,为了改善搅

拌效果,消除打旋,则在器内设挡板.

涡轮式搅拌器直径小,转速高,产生循环量大

反应釜的传动装置的选择

1、电动机的基本特性及选用

通常电动机与减速机配套供应，设计时可根据反应器应配电机功率、转速、安装形式及防爆要求，选择电动机及配套的减速机。

减速装置的选择

目前我国已颁布的标准釜用立式减速机，有摆线针齿行星减速机、两级齿轮减速机、三角皮带减速机和谐波减速机四种。

釜用立式搅拌机减速机外形及尺寸可查标准HG5-745-747-78

根据上表选择两级齿轮减速机型号为A-LC100-12-Ⅱ型

1.4换热装置的选择

氯苯的硝化是一个强放热反应，而且在以混酸作硝化剂时，混酸中的硫酸被反应生成水稀释而放出大量热量，氯苯在这样大的热量如不及时移出，势必会使反应温度迅速上升，不仅会引起多硝化、氧化等副反应，使产品质量变坏，同时还会发生硝酸分解，产生大量红棕色二氧化氮气体，污染周围环境，严重时甚至会发生爆炸事故。因此采取有效的冷却方式及时移出反应热是维持一定硝化温度、保持反应正常进行的重要条件.

因此,就要用夹套式换热器,且要求传热效率高的,因而选用铸铁制成的夹套式换热器.

2. 反应釜体积的计算

2.1工艺条件的确定

反应釜中反应液的流动属于全混流

硝化反应的动力学方程，根据反应条件而异。如在浓硫酸中用适量硝酸硝化许多芳香族化合物时，反应为二级，实验动力学方程式为（2）。

r=k[C

6H

6

][HNO

3

] （2）

2.2反应釜的设计

2.2反应釜的设计

2.2.1物料衡算

以昼夜生产能力为基准：按年开工数为330天计，查资料可得氯苯转化率为96%

[]3

采用的氯苯是含量为98%的工业氯苯，转化率为96%。反应混合产物中各组分的比例如下：

作出物料流程土简图，确定计算范围。

对间歇生产可确定计算基准为kg/天，则需计算每天生产量及原料投料量。其硝化反应方程式如下：

112.5 63 157.5 18.02

G1 G2 G3 G4 G5

每天生产硝基氯苯：

kg

G97

.

9696

330

1000

3200

3=

⨯

=

每天投料纯氯苯量：

kg

G01

.

11100

%

96

65

.0

5.

157

97

.

9696

5.

112

1=

⨯

⨯

⨯

=

4

2

SO

H98%

3

HNO96% O

H

2

氯苯98% 混酸

硝化

硝化物废酸

原料氯苯量：

kg 54.11326%

9801

.11100=

杂质： 11326.54-11100.01=226.53kg

计算混酸量以及配置混酸的硫酸、硝酸和水量。 所需混酸量： kg 53.21350885.154.11326=⨯ 纯3HNO 量： kg 17.6832%3253.21350=⨯ 96%3HNO 量

kg 84.711696

.017

.6832=

硝酸中水量： 7116.84-6832.17=284.67kg 纯42SO H 量： 21350.54×54%=11529.29kg

98%42SO H 量：

kg 58.1176498

.029

.11529=

硫酸中的水量： 11754.58-11529.29=235.29kg

补加水量： 21350.53-7116.84-11764.58=2469.11kg

混酸中水量： 284.67+235.29+2469.11=2989.07kg