乙酸丁酯反应器的选型
乙酸丁酯反应器（间歇釜）的工艺参数控制
A0106 乙酸丁酯反应器的开车与运行Drive and operation of the butyl acetate reactor 任务点0106－1 乙酸丁酯反应器（间歇釜）的开车(1)备料①先向沉淀罐中进正丁醇的料：打开正丁醇的进料阀，向沉淀罐进料，当正丁醇达到一定的液位时关闭进料阀，静止备用。
②向硫酸计量罐进料：先打开硫酸计量罐的放空阀和溢流阀，打开硫酸进料阀，向硫酸计量罐充夜，出现溢流后候关闭阀门。
③向乙酸计量罐进料：先打开乙酸计量罐的放空阀和溢流阀，打开乙酸计量罐的进料阀，向计量罐充夜，出现溢流后关闭阀门。
（2）进料①微开反应釜放空阀②从正丁醇沉淀罐向反应釜进料：打开泵前阀、计后阀和反应釜的进料阀，启动进料泵，在依次打开泵后阀和计前阀，当沉淀罐液位小于规定值时停止进料，关闭计前阀，泵后阀，再停泵，然后关闭其他所有阀门。
③从硫酸计量罐向反应釜进料：打开反应釜的硫酸进料阀，向反应釜进料，等进料完毕关闭进料阀。
④从乙酸计量罐向反应釜进料：打开反应釜乙酸进料阀，向反应釜进料，等进料完毕后关闭进料阀。
⑤关闭反应釜放空阀，打开联锁控制（3）开车①开启反应釜的搅拌电动机。
②观察温度与压力情况，并控制温度和压力达到要求值。
任务点0106-2 乙酸丁酯反应器（间歇釜）的工艺参数控制⑴工艺参数要求①反应釜压力应不大于8atm(釜内压力过大会影响共沸物的沸点)②夹套加热的蒸汽温度保持早一百度左右，使反应产生的水被蒸出。
③分馏器温度控制在89.3左右（共沸物温度）⑵注意啊工艺生产指标的调整方法①温度调节：操作过程中以温度为主要一调节对象，以压力为辅助对象，因为温度对反应速率的影响比压力大。
温度调节，可以通过控制夹套内水蒸气的内温度来控制反应釜内的温度。
②压力调节：压力调节主要是通过对温度的控制来实现的，必要时可以适当的调节放空阀的开度。
③收率：由于反应生成水的存在会对反应收率产生影响，所以可以蒸发出反应生成的水以提高反应的收率。
乙酸丁酯反应器..
常用耐腐蚀材料或反应釜内衬内表搪瓷、衬瓷板 或橡胶。
釜底常用的形状有平面形、碟形、椭圆形和球形。平面 结构简单，容易制造，一般在釜体直径小、常压条件下 操作时使用；椭圆形或碟形应用较多；球形用于高压反 应器；当反应后物料需用分层法使其分离时可用锥形底。
按反应釜材质分类：
钢制反应釜: 特点是制造工艺简单，造价费用较低，维护 检修方便，使用范围广泛，化工生产普遍采用。最常见的 钢板反应釜的材料为Q235A（或容器钢）。用Q235A材料制 作的反应釜不耐酸性介质腐蚀，不锈钢材料的反应釜可以 耐一般酸性介质，经过镜面抛光的不锈钢制反应釜还特别 适用于高粘度体系聚合反应。 铸铁反应釜：在氯化、磺化、硝化、缩合、硫酸增浓等反 应过程中使用较多。 搪玻璃反应釜：俗称搪瓷锅。在碳钢锅的内表面涂上含有 二氧化硅玻璃釉，经900℃左右的高温焙烧，形成玻璃搪层。 搪玻璃反应釜对许多介质具有良好的抗腐蚀性，所以广泛 用于精细化工生产的卤化反应及有盐酸、硫酸、硝酸等存 在时的各种反应。
选择理由： 乙酸：能与氧化剂发生强烈反应，与氢氧化钠与氢氧化钾 等反应剧烈。稀释后对金属有腐蚀性。 硫酸：可与多数金属（比铜活泼）和绝大多数金属氧化物
反应，生成相应的硫酸盐和水；可与所含酸根离子
对应酸酸性比硫酸根离子弱的盐反应，生成相应的 硫酸盐和弱酸。
温度
373K=100℃
为了兼顾成本与质量，选用铸铁材质，但是为了防止铸铁 被酸腐蚀且反应温度不高，我们决定在在反应釜内表衬搪 瓷。
化学工业中常用的搅拌装置是机械搅拌装置，典型的机械 搅拌装置主要包括：1、搅拌器 2、辅助部件和附件
工业上常用的搅拌器有
、浆式搅拌器 、涡轮式搅拌器 转速较低，一般为20～80r／min 涡轮搅拌器速度较大，500r／min
第1组--搅拌器选择分析解析
第1组:曹会敏 杜鹃 郝梦雅 季从兰 赵佳鹏 陈新明 蒋康
1. 搅拌目的：均相液体的混合、液液分散、气液相分散、 固液分散、固液溶解、强化传热。 2.搅拌的要求： （1）反应釜中的物料能很快且良好地分布在反应釜中的 整个物料之中。 （2）反应釜中的物料混合要充分，没有死角，任何一处 的浓度均应相等。
（5）对于固体溶解，除了要有较大的循环流量，还要有较强的 剪切作用，以促使固体溶解。（6）对于结晶过程，需要控制 晶体的形状和大小。对于微粒结晶，要求有较强的剪切作用 和较 大的循环流量，所以选择涡轮式搅拌器。对于密度较大 的结晶，只要求有一定的循环流量和较 低的剪切作用，因此 可选择桨式搅拌器。 （7）对于以传热为主的搅拌操作，控制因素为总体循环流量和 换热面上的高速流动，因此，可 选用涡轮式搅拌器。
化工工业中常用的搅拌装置是机械搅 拌装置。典型的机械搅拌装置包 括：搅拌器、辅助部件和附件。 工业上常用的搅拌器有：桨式搅拌器、 涡轮式搅拌器、推进式搅拌器、 框式和锚式搅拌器、螺带式搅拌 器和螺杆式搅拌器。
1.按桨叶搅拌结构：分为平叶、斜（折）叶、弯叶、螺旋面叶 式搅拌器。浆式、涡轮式搅拌器都有平叶和斜叶结构；推进 式、螺杆式和螺带式的桨叶为螺旋面叶结构。根据安装要求 又可分为整体式和剖分式，便于把搅拌器直接固定在搅拌轴 上而不用拆除联轴器等其他部件。 2.按搅拌器的用途：分为低黏流体用搅拌器、高黏流体用搅拌 器。用于低黏流体的搅拌器有：推进式、浆式、开启涡轮式、 圆盘涡轮式、布鲁马金式、板框浆式、三叶后完式等。用于 高黏流体的搅拌器有：锚式、框式锯齿圆盘式、螺旋浆式、 螺带式等。
对于某些快速复杂反应，可以防止局部浓度过高，是 副反应增加，从而导致选择性降低。 （3）反应釜内物料侧的传热系数要求足够大，从而使反 应热可以及时移出或使反应需要的热量及时传入。 （4）如果反应受传质速率的控制，通过搅拌的作用可以 使传质速率达到合适的数值。
第七章反应器选型与操作方式
代入，可求得VR1＝5.390m3 VR2＝5.487m3 故反应总体积为VR＝10.88m3
例题中五种反应器体积比较
• BSTR：
• PFR：
VR＝12.68m3
VR＝8.227m3
• CSTR：
VR＝14.68m3
• CSTR+CSTR（相等体积）: VR＝12.07m3 • CSTR+CSTR（最优体积）: VR＝10.88m3
0.8 min 0.8 min
VR 96 L VR 96 L
[5-5]在CSTR中进行液相反应
A 2R ,反应器体积 V 5L
,
进口浓度 C Ao 1mol l , C Bo 0 ,实验数据如下表：
No 1 2 3
vo /( cm3 s 1 )
2 15 15
T，(oC) 13 13 84
因此，A为限制性反应物
8 10 5 C Ao 0.016 kmol / m 3 0.004 0.001 C Bo 1 10 3 0.2k mol / m 3 0.004 0.001
C Ao C A1 x A1 1 26.67 s kCA1C B1 k (1 x A1 )(C Bo C Ao x A1 )
6. 理想流动反应器的体积比较
不同的动力学结论不同，甚至截然相反。
1/rA
1/rA
1/rA
FPR
xA
CSTR
xA
CSTR CASCADE
xA
影响反应体积大小的若干重要因素：
（a）转化率：转化率越高，体积差别越大
（b）反应级数：级数越高，体积差别越大 （c）串联级数：级数越多，体积差别越小 （d）膨胀率（因子）：膨胀越大，则返混影响越大，体积 差别也就越大。
乙酸丁酯反应器的选型、设计与操作
学习任务卡代号：A01090107-1 要求在一连续操作管式反应器（PFR ）中生产乙酸乙酯，其反应条件及产量同任务A0105—1,计算所需反应器有效体积 1、 解析法计算乙酸丁酯反应器（PFR ）的体积生产乙酸丁酯的反应在373K 恒温条件下进行，进料比为乙酸:丁醇=1:5（mol ），以少量硫酸作催化剂，选用连续操作管式反应器（PFR ）。
当使用过量丁醇时，该反应以乙酸（下标以A 计）表示的动力学方程式为(-r A )=kc A 2，反应速率常数k=0.0174m 3/(kmol.min) ，反应物密度ρ=750kg/m 3（假设反应前后不变）。
要求乙酸转化率达到0.5，不考虑分离等过程损失。
试计算所需反应器的有效体积。
活塞流反应器的设计方程 根据活塞流反应器的特点，可取反应器中一微元段作物料衡算，然后沿管长对整个反应器积分，就可得到活塞流反应器的设计基础式。
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛的积累速度反应器中的反应量单位时间的流出量单位时间的流入量单位时间A A A AFA = （FA ＋ dFA ） + rA dVR + 0⎰⎰-=-==-=-+===-+AfA AfA x x AAA x x AA A R A A R A R A A AA A A A A R A A r dx c r dx V c V dx F dV r dV r dF dx F dF x F F dV r dF 00000000)(0)(--10)(τ，将其积分得得将上式代入物料衡算式则）（因为即又由于此反应为二级恒温恒容反应 ∴-r A =kc 2A 、c A =c 0A (1-x A )代入得：V R = V 0τ= =v 0)1(0Af A Afx kc x -由A0105—1中已知）（）（）（得）（将各量代入）（反应速率常数），（乙酸的初始浓度，乙酸的转化率），（体积每小时需要处理的原料3000033030757.05.0174.1600174.05.0376.111min /0174.0/74.15.0/376.1m x kc x V V x kc x V V kmol m k m kmol c x h m V A A AfR A A AfR A Af =-⨯⨯⨯⨯=-=-=∙====2、图解法计算乙酸丁酯反应器（PFR ）的体积由c A =c 0A (1-x A )，x Af =0.5得c A =c 0A (1-x A )=1.8*(1-0.5)=0.9（kmol/ m ³）()23221471.571min)/0174.0AA A A A C r m kmol C kC r ⨯=-∙==-则（用Graph 软件作图管式反应器的图解计算示意图然后计算（0.9,1.8）之间的面积s=31.9283∴τ=31.9283min ≈ 0.532h又∵V R = V 0τ ∴V R =1.376*0.532≈0.732（m ³）0107-2 化学反应过程的优化含义化学过程的优化包括设计计算优化和操作优化两种类型。
乙酸丁酯反应器的体积计算
项目：A01 1000吨/年乙酸丁酯反应器的选型、设计与操作任务：A0105—1 1000吨/年乙酸丁酯反应器的体积计算（间歇操作）小组成员：钱东进杨志勇裴彩虹刘志清王震任务描述：生产乙酸丁酯的反应在373K恒温条件下进行，进料比为乙酸:丁醇=1:5（mol），以少量硫酸作催化剂，选用间歇操作釜式反应器。
当使用过量丁醇时，该反应以乙酸（下标以A计）表示的动力学方程式为(-rA)=kcA2，反应速率常数k=0.0174m³/(kmol.min) ，反应物密度ρ=750kg/m3（假设反应前后不变）。
要求乙酸转化率达到0.5，不考虑分离等过程损失。
若每年按300天计，每天按三批计，每批辅助时间为30min，反应釜只数为1，装料系数为0.6。
试计算所需反应器的有效体积和反应器体积。
任务一：简单描述反应器的计算内容和基本方程式：（一）：反应器计算的基本内容（The basic content of reactor calculation）：①：选择合适的反应器型式根据反应系统动力学特性，如反应过程的浓度效应、温度效应及反应的热效应，结合反应器的流动特征和传递特性，如反应器的返混程度，选择合适的反应器，以满足反应过程的需要，使反应结果最优。
②：确定最佳操作条件操作条件，如反应器的进口物料配比、流量、温度、压力和最终转化率等，直接影响反应器的反应结果，也影响反应器的生产能力。
对正在运行的装置，因原料组成的改变，工艺参数调整是常有的事。
现代化大型化工厂工艺参数的调整，是通过计算机集散控制完成的。
计算机收到参数变化的信息，并根据已输入的数学模型和程序，计算出结果，送给相应的执行机构，完成参数的调整。
③：计算完成生产任务所需的反应器体积反应器体积的确定是反应器计算的核心内容。
根据所确定的操作条件，针对所选定的反应器型式，计算完成规定生产能力所需的反应器有效体积，同时由此确定反应器的结构和尺寸。
（二）：反应器计算的基本方程（The basic equation calculating reactor ）①：描述浓度变化的物料衡算式：依据： 质量守衡定律。
乙酸乙酯反应器设计.
乙酸乙酯反应器设计.乙酸乙酯（ethyl acetate）是一种广泛应用于化学、医药、塑料、香料和溶剂等领域的有机化合物。
乙酸乙酯的生产过程是通过将乙酸和乙醇加热反应得到。
本文将介绍乙酸乙酯反应器的设计，包括工艺流程、反应器类型、反应条件和反应器尺寸等。
1. 工艺流程乙酸乙酯的生产工艺一般采用酯化反应，即将乙酸和乙醇在反应器内加热反应。
反应得到的产物为乙酸乙酯和水。
下图展示了乙酸乙酯的生产工艺流程。
2. 反应器类型针对乙酸乙酯的生产要求，反应器应选择高效、可控、稳定的反应器。
常见的反应器类型包括：① 塔式反应器：采用连续生产方式，反应器内有不同的分层板，可以控制反应速率和产物质量。
③ 固定床反应器：适用于反应速率较慢的酯化反应，其中反应物固定在反应器内某一位置，反应产物从另一端流出。
3. 反应条件酯化反应是一个放热反应，需要在加反应物的同时控制温度。
反应器的温度应在65-85℃之间，反应物在反应器内的停留时间一般为2-3小时。
反应物的摩尔比例为1:1，反应剂浓度一般为10-15 mol/L。
另外，为了促进反应的进行，反应器内应操作低压条件，一般为1.1-1.5 MPa。
反应器的尺寸应根据生产量和反应条件来确定。
反应器的体积一般为1-3 m3，高宽比应在2:1-4:1范围内。
同时，应选择合适的搅拌器和换热器，以保证反应物的均匀混合和温度控制。
5. 总结本文介绍了乙酸乙酯的生产过程和反应器设计，包括工艺流程、反应器类型、反应条件和反应器尺寸等。
希望对相关领域的从业人员和科研工作者提供参考和指导。
乙酸丁酯搅拌器选型
化学反应过程与设备任务：A0102 搅拌装置的选择搅拌的目的：1：降低体系的非均一性（相、温度、浓度等）以达到所需要的工艺结果。
2：以质量传递、热量传递、反应以及产品特性为关键目标。
任务点0102-1 釜式反应器的搅拌装置组成搅拌设备主要由搅拌装置、搅拌罐和轴与轴封3大部分组成。
搅拌装置包括传动装置、搅拌器以及搅拌轴。
而搅拌罐则包括罐体以及附件。
任务点0102-2 常用搅拌器的种类及特点搅拌设备结构图✧ 电机；✧ 传动装置；✧ 罐体；✧ 料管；✧ 挡板；✧ 出料管；✧ 搅拌器；✧ 温度计插管；✧ 液面任务点0102-3 搅拌器的选择主要根据物料性质、搅拌目的及各种搅拌器的性能特征来进行。
按物料粘度选型对于低粘度液体，应选用小直径、高转速搅拌器，如推进式、涡轮式；对于高粘度液体，就选用大直径、低转速搅拌器，如锚式、框式和桨式。
按搅拌目的选型（1）对低粘度均相液体混合，主要考虑循环流量，各种搅拌器的循环流量按从大到小顺序排列：推进式、涡轮式、桨式。
（2）对于非均相液-液分散过程，首先考虑剪切作用，同时要求有较大的循环流量，各种搅拌器的剪切作用按从大到小的顺序排列：涡轮式、推进式、桨式。
（3）对于气液分散过程，首先考虑剪切作用，其次是循环流量，可优先选择涡轮式。
（4）对于固体悬浮操作，主要考虑总体循环流量，但固体悬浮操作情况复杂，要具体分析。
（5）对于固体溶解，除了要有较大的循环流量，还要有较强的剪切作用，以促使固体溶解。
（6）对于结晶过程，需要控制晶体的形状和大小。
对于微粒结晶，要求有较强的剪切作用和较大的循环流量，所以选择涡轮式搅拌器。
对于密度较大的结晶，只要求有一定的循环流量和较低的剪切作用，因此可选择桨式搅拌器。
（7）对于以传热为主的搅拌操作，控制因素为总体循环流量和换热面上的高速流动，因此，可选用涡轮式搅拌器。
搅拌器选型步骤分析介绍：在设计选型时首先要根据工艺对搅拌作业的目的和要求，确定搅拌器型式、电动机功率、搅拌速度，然后选择减速机、机架、搅拌轴、轴封等各部件。
A-第五组-A0106乙酸丁酯反应器的设计操作与控制
A0106乙酸丁酯反应器的设计、操作与控制0106-1用图解法计算乙酸丁酯反应器的体积（完成者：王军）生产乙酸丁酯的反应在373K 恒温条件下进行，进料比为乙酸:丁醇=1:5（mol ），以少量硫酸作催化剂，选用连续操作管式反应器（PFR ）。
当使用过量丁醇时，该反应以乙酸（下标以A 计）表示的动力学方程式为(-r A )=kc A 2，反应速率常数k=0.0174m 3/(kmol.min) ，反应物密度ρ=750kg/m 3（假设反应前后不变）。
要求乙酸转化率达到0.5，不考虑分离等过程损失。
试计算所需反应器的有效体积。
活塞流反应器的设计方程根据活塞流反应器的特点，可取反应器中一微元段作物料衡算，然后沿管长对整个反应器积分，就可得到活塞流反应器的设计基础式。
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛的积累速度反应器中的反应量单位时间的流出量单位时间的流入量单位时间A A A AFA = （FA ＋ dFA ） + rA dVR + 0⎰⎰-=-==-=-+===-+A fA A fA x x AA A x x AAA R A A R A R A A AA A A A A R A A r dx c r dx V c V dx F dV r dV r dF dx F dF x F F dV r dF 00000000)(0)(--10)(τ，将其积分得得将上式代入物料衡算式则）（因为即又由于此反应为二级恒温恒容反应∴-r A =kc 2A 、c A =c 0A (1-x A ) 代入得：V R = V 0τ= =v 0)1(0Af A Afx kc x -由A0105—1中已知）（）（）（得）（将各量代入）（反应速率常数），（乙酸的初始浓度，乙酸的转化率），（体积每小时需要处理的原料3000033030757.05.0174.1600174.05.0376.111min /0174.0/74.15.0/376.1m x kc x V V x kc x V V km ol m k m km ol c x h m V A A AfR A A AfR A Af =-⨯⨯⨯⨯=-=-=∙====0106-2图解法计算乙酸丁酯反应器（PFR ）的体积（完成者：林长耀） 由c A =c 0A (1-x A )，x Af =0.5得c A =c 0A (1-x A )=1.8*(1-0.5)=0.9（kmol/ m ³）()23221471.571min)/0174.0AA A A A C r m kmol C kC r ⨯=-∙==-则（用Graph 软件作图管式反应器的图解计算示意图然后计算（0.9,1.8）之间的面积s=31.9283∴τ=31.9283min ≈ 0.532h又∵VR = Vτ∴VR=1.376*0.532≈0.732（m³）0106-3 化学反应过程的优化含义（完成者：邵丹）化学过程的优化包括设计计算优化和操作优化两种类型。
乙酸丁酯反映器的设计与选型
2.能根据工艺要求选择合适的换热装置
3.能根据工艺要求选择合适的冷、热源
1.掌握换热装置的种类、应用场合
2.掌握冷、热源的种类和适用范围
培养学生的自我学习能力；
培养资料搜集的能力；
培养分析问题、处理问题的能力；
培养团队合作意识
培养经济意识
任务与案例
案例：某化工厂接到生产乙酸丁酯的订单，委托进行乙酸丁酯反应器的设计与选型
3.选择符合反应要求的合适的换热装置和冷热源
随时接受学生的咨询
查阅资料，讨论，制作汇报用PPT
120
釜式反应器实训装置、多媒体
课外
2
回顾本次任务
本次课的教学目标
通过PPT展示，告知本次课的训练任务，训练目的，训练要求（包括知识、能力及素质要求）；
听，思考
5
多媒体
课内
3
提醒注意事项
教师提醒应注意的问题
提供用PPT制作的小短片，向学生展示换热装置和冷热源
根据教师提供的PPT短片、实训室里的各种釜式反应器，修改PPT，作好汇报准备
15
多媒体
课内
3
小组汇报
汇报方案
组织汇报、听、问
代表讲、同组成员补充，其他学生听、问、记
30
多媒体
课内
4
学生点评
其他小组成员互相点评
听
讲、听、记
10
多媒体、黑板
课内
5
教师点评
点评各组任务完成情况
讲
听、记
10
多媒体、黑板
课内
6
总结归纳
根据工艺要求，物料特性合理选择换热装置和冷热源
指导学生归纳要点，补充要点
毕业论文-年产1500吨乙酸正丁酯工艺设计
本科毕业设计说明书（论文）（2013届）题目：年产1500吨乙酸正丁酯工艺设计专业班级化学工程与工艺所在学院化学工程与材料学院学生姓名学号指导教师提交日期2013年4月年产5000吨乙酸正丁酯工艺设计摘要乙酸正丁酯（n-Butyl acetate）是一种无色透明，具有可燃性的，水果香味的液体[1]，它可以作为溶剂，应用于清漆、塑料等行业中，在化工、制药、香料等行业，也充当着重要的角色。
在实验室中，乙酸正丁酯有多种合成方法，在工业生产中，当下主要是以乙酸和正丁醇为原料，用硫酸做催化剂的传统工艺。
但是该工艺生产工序繁杂，能耗高，产品损失多，设备腐蚀严重，并产生大量的废水，污染环境。
本次设计用固体对甲苯磺酸作为催化剂，运用反应精馏技术，进行年产1500吨乙酸正丁酯的工艺设计。
期间还用Aspen Plus软件进行了一系列数据模拟计算，使得设计更为精确可靠。
设计中，原料以醇酸摩尔比0.98:1混合方式进料，进料量为244kg/hr。
反应精馏塔中用到塔板20块，在第七块板上进料，温度为120℃。
塔顶的混合液经冷凝分水后，去除水相，有机相与塔顶的粗酯混合后，再进入常规精馏塔中进行反应。
常规精馏塔用到40块塔板，在第14块板上进料。
塔顶产物经冷凝后回流，塔釜得到93.9%含量的酯。
得到的产品最后经过固体碱干燥，达到GB/T3729-2007优等品要求。
通过Aspen中的模拟数据，进行物料和热量衡算，还有设备的选型。
在经济这一块，有投资估算，成本估算和收入估算，分析其利润及经济效益。
得到该工厂的投资回收期是3.3年，净现值为231.92万元，内部收益率是19.99%，大于10%(基准收益率)，因此该项目是经济合理的。
关键词：乙酸正丁酯，Aspen Plus模拟，固体对甲苯磺酸，反应精馏THE PROCESS DESIGN OF N-BUTYL ACETATE WITH ANNUAL OUTPUT OF 1500 TONSABSTRACTN-butyl acetate (n-Butyl acetate) is a kind of liquid, which is colorless, flammable and transparent, with fruit flavor. Widely used as a solvent in varnish, plastic, it also plays an important role in chemical, pharmaceutical and perfume industries. There are a variety of methods to synthesis n-butyl acetate in the laboratory, however, the industrial method now is mainly traditionally conventional process, make acetic acid and n-butanol as raw material, using sulfuric acid to catalyze. But this process is of much shortcoming, like complication, high energy consumption, product loss, severe corrosion of the equipment, and large amounts of waste water production.The process using the technology of reactive distillation with solidp-toluenesulfonic acid as catalyzer, was designed for annual production capacity of 1500 tons of butyl acetate. Aspen Plus software was also used to conduct a series of data simulation, to make the results more accurate.In this design, the raw material, acetic acid and n-Butyl alcohol, were mixed with molar ratio 0.98:1 and 244 kg/hr feed amount. Total tray 20 was used in the reactive distillation column, and the feed plate was the seventh with temperature 120℃. After condensation, there was nearly no water left, the organic phase was mixed with the crude ester from bottom, entering the nomal distillation tower for reaction. Using 40 trays and feed board 14th, ester content of 93.9% product was gained, and the top liquid refluxed to the first tower after condensed again. Then the final product after solid base dry was acquired, which achieved the requirement GB/T3729-2007.Material and heat balance was calculated by the Aspen Plus data, and equipments were also selected. In the economical field, investment, cost andrevenue estimate were made to analyse the economic benefits. After calculation, the plant payback period was 3.3 years, the net present value is of 2,319,200 yuan, and the internal rate of return is 19.99%, which was greater than 10%(the benchmark rate of return). All in all, the the project is economically reasonable.Key Words: n-Butyl acetate, Aspen Plus simulation,solidp-toluenesulfonic acid,reactive distillation目录摘要 (II)ABSTRACT (III)第一章总论 (1)1.1 产品概述 (1)1.2 生产方法及特点 (1)第二章市场需求 (3)2.1 全球生产状况 (3)2.2 我国生产与贸易状况 (5)2.2.1 国内生产情况 (5)2.2.2 全球市场份额 (5)2.2.3 进出口情况 (6)2.2.4 发展趋势及措施 (6)第三章工艺设计方案 (7)3.1 概述 (7)3.2 硫酸作催化剂间歇生产 (8)3.3 反应精馏技术生产 (8)5.2.1 固体酸——反应精馏 (9)5.2.2 无机盐——反应精馏 (10)5.2.3 有机盐——反应精馏 (10)5.2.4 离子交换树脂——反应精馏 (10)3.4 热泵精馏的应用 (11)3.5 小结 (11)第四章生产工艺流程 (12)4.1 原料路线 (12)4.2 采用的生产方法及特点 (12)4.3 工艺流程示意图 (13)4.4 工艺流程描述 (14)第五章物料衡算 (15)5.1 物料衡算的原理方法及步骤 (15)5.1.1 原理 (15)5.1.2 方法 (15)5.1.3 步骤 (15)5.2 物料衡算过程 (16)5.2.1 原料及产品的物性数据 (16)5.2.2 反应精馏物料衡算 (17)5.2.3 油水分离物料衡算 (18)5.2.4 常规精馏塔物料衡算 (19)5.2.5 反应精馏总流程物料衡算 (21)5.3 后期精制物料衡算 (22)5.4 原材料消耗定额及消耗量 (22)第六章热量衡算 (23)6.1 热量衡算的原理 (23)6.2 热量衡算过程 (23)6.2.1 原料预热器热量衡算 (24)6.2.2 反应精馏塔热量衡算 (25)6.2.3 分水冷却器热量衡算 (26)6.2.4 常规精馏塔热量衡算 (27)6.2.5 产品冷却器热量衡算 (28)6.2.6 产品精制热量衡算 (29)6.3 能量调配 (30)6.4 动力消耗定额及消耗量 (30)第七章主要设备 (31)7.1 反应精馏塔设计 (31)7.1.1 Aspen模拟设计 (31)7.1.2 反应精馏塔总体结构 (32)7.1.3 反应精馏塔填料 (33)7.2 常规精馏RadFrac塔设计 (33)7.2.1 精馏塔设计原则 (33)7.2.2 精馏塔类型选择 (33)7.2.3 Aspen模拟设计 (34)7.2.4 常规精馏塔总体结构 (34)7.3 固体碱干燥器 (35)7.4 其他设备选型 (36)7.4.1 储罐的选型 (36)7.4.2 泵的选型 (37)7.4.3 换热器的选型 (38)第八章厂址选择与环境安全保护 (41)8.1 厂址选择 (41)8.2 执行的环境质量标准及排放标准 (41)8.3 三废产生情况分析及处理方式 (42)8.3.1 废气 (42)8.3.2 废液 (42)8.3.3 废渣 (42)8.4 厂区供电 (42)8.5 存储安全 (43)（3）防雷防静电措施 (44)第九章投资估算 (44)9.1 编制依据 (44)9.2 固定资产 (44)9.2.1 工程费用 (44)9.2.2 固定资产投资估算表 (47)9.3 无形资产 (47)9.4 递延资产 (47)9.5 预备费用 (48)9.6 流动资产 (48)9.7 总投资估算表 (49)9.8 资金筹集 (49)第十章成本估算及财务评价 (50)10.1 估算依据 (50)10.2 成本估算 (50)10.2.1 原料辅料费 (50)10.2.2 动力费及污水处理费 (50)10.2.3 工资及福利 (51)10.2.4 车间经费 (52)10.2.5 其他费用 (52)10.2.6 成本估算表 (53)10.3 销售收入和税金估算 (54)10.3.1 销售收入估算 (54)10.3.2 税金估算 (55)10.4 财务评价 (55)10.4.1 损益表 (55)10.4.2 现金流量表 (56)10.4.3 投资回收期 (57)10.4.4 净现值 (57)10.4.5 内部收益率 (58)第十一章总结与展望 (60)11.1 设计总结 (60)11.2 前景展望 (60)参考文献 (61)致谢 (63)附录 ................................................... 错误!未定义书签。
化学反应过程与设备 搅拌装置的选择
• 搅拌反应釜传动装置的设计内容主要包括电动机、减速器和联轴 器的选用。 • 搅拌反应釜用的电动机绝大部分与减速器配套使用，只应，设计时可根据选定的减速器选用配套的电动机。 选用电动机主要是确定电动机系列、功率、转速以及安装形式和 防爆要求等。搅拌反应釜常用的电动机系列有Y系列三相异步电 动机、YB系列隔爆型三相异步电动机、Y-F系列防腐型三相异步 电动机、YXJ系列摆线针轮减速异步电动机等。电动机的功率主 要根据搅拌所需的功率及传动装置的传动效率等而定。 • 常用减速器的类型有齿轮减速器、蜗轮减速器、三角皮带减速器、 摆线针齿行星减速器、谐波减速器等。选用减速器时应考虑其使 用特性，如减速比范围、输出轴转速范围、功率范围以及效率等 参数。选用标准减速器时与其相配的电动机、联轴器、机座等均 为标准型号，配套供应。
桨叶式搅拌器
齿片式搅拌器
外缘呈锯齿形，高速旋 转下剪切性能很高，循环 能力相对弱，分散、粉碎、 剥离作用强烈，两相物性 差异大的分散混合很适用， 如涂料的分散过程。平齿 形为一层水平的锯齿，翻 齿形和贴齿形为上下两向 立式锯齿，前者为齿和圆 盘一体冲成上下翻出，齿 粗疏，后者为两边锯齿条 焊于圆盘外缘，齿细密。
框、锚式搅拌器
螺带螺杆式搅拌器
此类搅拌器为慢速型搅拌器，在层流区 操作，适用于中高粘度液的混和和传热等过 程，螺杆式搅拌直径小，轴向推力大，螺杆 带上导流筒，轴向流动加强，在导流筒内外 形成向下向上的循环。螺带式搅拌器的螺带 外廓接近于搅拌槽内壁，搅拌直径大，强化 了近罐壁的液体的上下循环，高粘度液体的 传热过程很适用。 螺带螺杆组合式，同时具有螺杆和螺带的特 性，强化了液体内外围的循环，特别对非牛 顿型拟塑性及粘弹性液体有效。 锥底螺带型，锥底螺带螺杆型，其特点是底 形可和锥形釜底相配，可按要求设计。
乙酸正丁酯的制备实验报告
乙酸正丁酯的制备实验报告乙酸正丁酯的制备实验报告引言：乙酸正丁酯是一种常见的酯类化合物，具有水果香味，常用于食品、香精、涂料等行业。
本实验旨在通过酯化反应制备乙酸正丁酯，并探究影响反应速率的因素。
实验材料与仪器：1. 正丁醇（C4H10O）2. 乙酸（CH3COOH）3. 硫酸（H2SO4）4. 理化实验器材：反应瓶、冷凝管、磁力搅拌器等实验步骤：1. 在反应瓶中加入适量的正丁醇和乙酸，以摩尔比1:1进行混合。
2. 向混合物中加入少量的硫酸作为催化剂，搅拌均匀。
3. 将反应瓶连接至冷凝管，确保反应过程中产生的乙酸正丁酯可以顺利收集。
4. 打开磁力搅拌器，调节至适当的搅拌速度，促进反应进行。
5. 在适当的温度下进行反应，常温下即可。
实验结果与分析：在实验过程中，我们观察到反应溶液逐渐变为淡黄色，并伴有香味的释放。
这是乙酸正丁酯生成的表现。
实验结束后，我们收集到了一定量的乙酸正丁酯产物。
乙酸正丁酯的生成是通过酯化反应完成的。
在反应中，正丁醇和乙酸发生酯化反应，生成乙酸正丁酯和水。
硫酸作为催化剂的加入可以提高反应速率，加快反应进行。
而反应溶液的颜色变化和香味释放则是乙酸正丁酯生成的直接证明。
在实验过程中，我们还发现了一些影响反应速率的因素。
首先，温度对反应速率有重要影响。
较高的温度可以加快反应进行，但过高的温度可能导致副反应的发生。
其次，催化剂的种类和用量也会影响反应速率。
硫酸作为强酸催化剂可以有效加速反应，但过量的硫酸可能会对产物产生不良影响。
此外，反应物的浓度和反应时间也会对反应速率产生影响。
结论：通过本次实验，我们成功制备了乙酸正丁酯，并观察到了酯化反应的过程。
我们发现温度、催化剂种类和用量、反应物浓度以及反应时间都会对反应速率产生影响。
未来的研究可以进一步探究这些因素对反应的具体影响，并寻找更优化的反应条件。
乙酸正丁酯作为一种重要的化学品，在工业生产和日常生活中都有广泛应用。
通过深入研究乙酸正丁酯的制备方法和反应机理，我们可以进一步提高其生产效率和质量，为相关行业的发展做出贡献。
乙酸丁酯反应器的选型
本次任务： 确定乙酸丁酯的生产方案，选择所需的反应器型式。
任务要点： （1）简述合成乙酸丁酯的反应原理及其工业生产方法，并加以评价； （2）物料的性质：能简单描述产品、原料、催化剂的性质； （3）生产工艺流程：画出生产工艺流程框图并加以叙述； （4）反应器选型：能够根据工艺要求合理分析选择生产乙酸丁酯的反应器型式；
1.按物料聚集状态分类
2.按反应器的结构分类 3.按温度条件和传热方式分类
4.根据操作方式分类
分批（间歇）式操作 半分批（半连续 ）式操作
连续式操作
2-反应器的分类
工业生产中的反应器分类
1.按物料聚集状态分类
根据温度条件分类
（1）等温式反应器 （2）非等温式反应器
2.按反应器的结构分类
根据传热方式分类
连续式操作
1-认识常见的反应器
工业生产中的反应器分类
1.按物料聚集状态分类
2.按反应器的结构分类 3.按温度条件和传热方式分类
4.根据操作方式分类
分批（间歇）式操作
一次性加入反应物料，在一定条件 下，经过一定的反应时间，达到所 要求的转化率时，取出全部物料的 生产过程。属非定态过程，反应器 内参数随时间而变。适用：小批量、 多品种的生产过程。
《化学反应过程与设备》
认识常见的工业反应器
• 任务0101 乙酸丁酯反应器型式的选择
1-认识常见的反应器
化学工业是我国的支柱产业之一。 化工产品应用遍及我们的衣食住行各个方面。
1-认识常见的反应器
釜式反应器 (液相或以液相为主的化学反应过程)
管式反应器 (气相或液相的快速反应过程)
1-认识常见的反应器
圆筒状的塔式反应器
（比如板式塔、填料塔、鼓泡塔）
乙酸乙酯反应器结构选型
列管式 对于大型反应釜需高速传热时，可在釜内安装列管式换热器。主 要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，此外机构简单，操作 弹性大。 外部循环式 当反应器的夹套和蛇管传热面积仍不能满足工艺要求或是由 于特殊工艺要求无法在反应器内安装蛇管而夹套的传热面积又不能满足工艺 要求，那么就可通过泵将反应器内料液抽出，经外部换热器换热后再循环回 反应器内。 回流冷凝式 当反应在沸腾温度下进行且反应热效应很大时，可以将反应 器内产生的蒸汽通过外部的冷凝器加以冷凝，冷凝液返回反应器中。采用这 种方法进行传热，由于蒸汽在冷凝器中以冷凝的方式散热，可以得到很高的 传热系数。
蛇管式
当工艺需要的传热面积大，单靠夹套传热不能满足要求时，或是反应器内 壁衬有橡胶瓷砖等非金属材料，可采用蛇管、插入套管、插入D形管等传 热。
工业上常用的两种蛇管
排列紧密的水平式蛇管能同时起到导 流筒的作用。
排列紧密的的直立式蛇管同时可以。
工艺 要求 传热 面积 夹套高度
注意 夹套高度一般应高于液位高 度，比釜内液面高出 50~100mm，从而保证充分 传热。
螺旋导流板
有时，对于较大型的搅拌釜，为提高传热效 果，在夹套空间装设螺旋导流板，以缩小夹 套中流体流通面积，提高流速并避免短路。 螺旋导流板一般焊在釜壁上，与夹套有小于 3mm的间隙。加螺旋导流板后，夹套侧的 传热膜系数一般可由500W/(m2·K）增大到 1500~2000W/(m2·K）
③ 有机载热体 利用某些有机物常压沸点高、熔点低、热稳定性好等特点使用高温 热源。如联苯导生油，YD、SD导热油等都是良好的高温载热体。 a) 加热温度≤250℃，可采用液体联苯混合物加热，3种加热方案 I. 液体联苯混合物自然循环加热法。加热设备与加热炉间保持一定的高位差使液 体具有良好的自然循环。 II. 液体联苯混合物强制循环加热法。采用屏蔽泵或液下泵使液体强制循环。 III.夹套内盛联苯混合物，将管状电加热插入液体的加热法。应用于传热速率要求 不太高的场合。 b) 加热温度>250℃，可采用联苯混合物的蒸汽加热。根据冷凝回流方法不同，可分 为自然循环和强制循环。 1. 自然循环：不需要循环泵，但要保证加热器和加热炉间有一定的位差，保证冷凝 液的自然循环。位差高低决定循环系统阻力的大小，一般可取3~5m。若厂房高度 不够，也可适当放大循环液管径以减少阻力。 2. 当条件限制不能自然循环或加热设备较多操作中容易产生互相干扰等情况下可采 用强制循环。 另一种较为简易的联苯混合物蒸汽加热装置，是将蒸汽发生器直接附设在加热设备 上。用电热棒加热液体联苯混合物，使其沸腾产生蒸汽。当加热温度小于280℃、蒸 汽压力低于0.07Mpa时采用此法较为简便。
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结论：选择铸铁反应釜 （反应釜内衬内表搪瓷）
理由：壳体材料大多采用铸铁，硫酸具有酸性和腐蚀性， 故选择铸铁反应釜，釜内衬内表搪瓷。
2、铸铁反应釜： 在氯化、磺化、硝化、缩合、硫酸增 浓等反应过程中使用较多。
3、搪玻璃反应釜： 俗称搪瓷锅。在碳钢锅的内表面涂
上含有二氧化硅玻璃釉，经900℃左右的高温焙烧，形成 玻璃搪层。搪玻璃反应釜对许多介质具有良好的抗腐蚀性， 所以广泛用于精细化工生产的卤化反应及有盐酸、硫酸、 硝酸等存在时的各种反应。按操作压力分类：低压釜和高 压釜。
搪玻璃反应釜具有如下特性：
耐腐蚀性： 它能耐大多数无机酸、有机酸、有机溶剂等 介质，尤其在盐酸、硝酸、王水等介质中具有良好的耐腐 蚀性能。
耐热性 ： 允许在-30—+240℃范围内的使用，耐热温差 小于120℃，耐冷温差小于110℃。
耐冲击性 ： 耐冲击性较小，因而使用时应避免硬物冲 击碰撞。搪玻璃反应釜在运输和安装是要防止碰撞。加料 时严防重物掉入容器内。使用时要缓冲加压升温，防止剧 变。
按操作方式 釜式反应器按操作方式可分为：1、间歇式 2、半连续 3、连续
操作灵活，易于适应不同操作条件和产品品种，适用于小批量、多 品种、反应时间较长的产品生产。间歇釜的缺点是：需有装料和 卸料等辅助操作，产品质量也不易稳定。但有些反应过程，如一 些发酵反应和聚合反应，实现连续生产尚有困难，至今还采用间 歇釜。②连续釜式反应器,或称连续釜
1、钢制反应釜: 特点是 制造工艺简单，造价费用较低， 维护检修方便，使用范围广泛，化工生产普遍采用。最常 见的钢板反应釜的材料为Q235A（或容器刚）。用Q235A材 料制作的反应釜不耐酸性介质腐蚀，不锈钢材料的反应釜 可以耐一般酸性介质，经过镜面抛光的不锈钢制反应釜还 特别适用于高粘度体系聚合反应。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、釜式反应器的特点、应用
特点：反应器结构简单，加工方便，传质效率高，
温度分布均匀，操作条件（如温度、浓度、停留 时间等）的可控范围较广，操作灵活性大，便于 更换品种，更能适应多样化生产。
应用：是化学工业中广泛采用的反应器 之一，可用来进行液液均相反应，也 可用于非均相反应，
2、釜体各部分的结构
由乙酸与正丁醇在硫酸存在下酯化而得。将丁醇、乙酸和 硫酸按比例投入酯化釜，在120℃进行酯化，经回流脱水， 控制酯化时的酸值在0.5以下，所得粗酯经中和后进入蒸 馏釜，经蒸馏、冷凝、分离进行回流脱水，回收醇酯，最 后在126℃以下蒸馏而得产品。生产工艺有连续法及间歇 法，视生产规模不同而定。
按材质分类为钢制（或衬瓷板）反应釜、铸铁反应釜及搪 玻璃反应釜。
搪玻璃反应釜具有如下特性：
耐腐蚀性： 它能耐大多数无机酸、有机酸、有机溶剂等 介质，尤其在盐酸、硝酸、王水等介质中具有良好的耐腐 蚀性能。
耐热性 ： 允许在-30—+240℃范围内的使用，耐热温差 小于120℃，耐冷温差小于110℃。
上含有二氧化硅玻璃釉，经900℃左右的高温焙烧，形成 玻璃搪层。搪玻璃反应釜对许多介质具有良好的抗腐蚀性， 所以广泛用于精细化工生产的卤化反应及有盐酸、硫酸、 硝酸等存在时的各种反应。按操作压力分类：低压釜和高 压釜。
乙酸丁酯反应器的设计与选型
一组：秦西祥、邵 磊、宋爱玲、王乐 乐、王傲东、杨庆
一：反应器釜体结构与材质的选择
1、釜式反应器的特点、应用 2、釜体各部分的结构 3、壳体的材质 4、有关压力容器的知识
釜式反应器简介
一 、 种低高径比的圆筒形反应器，用于实现液相单相反应过程和液 液、气液、液固、气液固等多相反应过程。器内常设有搅拌（机 械搅拌、气流搅拌等）装置。在高径比较大时，可用多层搅拌桨 叶。在反应过程中物料需加热或冷却时，可在反应器壁处设置夹 套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。
搅拌釜式反应器主要由壳体、 搅拌装置、轴封和换热装置四大部分。
3、壳体的材质
最长用的是铸铁和钢材，也有采用 合金钢或复合钢板，当处理腐蚀性 介质时，常用耐腐蚀材料或反应釜 内衬内表搪瓷、衬瓷板或橡胶。
生产乙酸丁酯反应釜选型
合成乙酸丁酯的反应原理及其工业生产方法
C4H9OH+CH3COOH→CH3COOC4H9+H2O