毕业设计参考 釜式反应器的设计

合集下载

釜式反应器课程设计样例2

釜式反应器课程设计样例2

因为内部夹套无法探伤,且属于无垫板的单面焊环向对接焊缝,故取 0.60 。 查资料可知,一般容器的厚度,分为四个,分别为计算厚度 ,设计厚度 d ,名 义厚度 n 以及有效厚度 e 。一般说的常用厚度指的是名义厚度。各项厚度之间的关 系如图 1 所示。
3
化工设备课程设计
厚度负偏差C1 厚度附加量C 腐蚀裕量C2 计算厚度δ 有效厚度δe 厚度圆整值Δ1 设计厚度δd 名义厚度δn
P 1.05~ 1.1P W ,P W 1.1 0.3 0.33 MPa 。 W 是夹套的工作压力。本设计取 P 1.1P
焊接接头系数如表 3 所示。 表 3 焊接接头系数 接头型式 双全焊或相当于双面对接焊的全焊透对接焊缝 带垫板的单面对接焊缝 无法进行探伤的单面焊环向对接焊缝,无垫板 焊接接头系数 全部无损检测 1.00 0.90 0.60 局部无损检测 0.85 0.80
F Di H j Fn 2.8 2.6 8.85 31.721 m 2 7.1 m 2
即夹套传热面积符合设计要求。
3.确定夹套的材料和壁厚
夹套选取 Q235-A 的材质。 查资料可以知道, 板厚在 3~40 mm, 设计温度在 150℃ 时, Q235 - A 的许用应力 [ ]t = 113 MPa 。因为有夹套有安全阀,所以设计压力
当 Di 2000~3000 mm 时,夹套的直径 D j Di 200 2800 200 3000 mm 。
2
化工设备课程设计
夹套筒体的高度 H j
V Vh ,通常装料系数 0.6~0.85 ,如果物料在反应 2
4 Di
应取较低值, 过程中产生泡沫或呈沸腾状态, 一般为 0.6~0.7; 如果反应状态平稳,

釜式反应器的设计

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。

反应釜毕业设计-

反应釜毕业设计-

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 。

(三)釜式反应器的设计1、釜式反应器设计的系列化国家已有K型和F型

(三)釜式反应器的设计1、釜式反应器设计的系列化国家已有K型和F型

(三)釜式反应器的设计1、釜式反应器设计的系列化国家已有K型和F型反应釜系列K型釜:形状上呈“矮胖型”,长径比较小F型釜:长径比较大,较瘦长材质:碳钢、不锈钢和搪瓷等规格:高压、真空反应釜常减压和低压常压反应釜传热面积和搅拌形式都有规定,在选型时,不符,可与厂家协商进行修改。

若没有合用的型号,可自行设计。

2、釜式反应器设计的工作内容(1)确定釜的操作方式(间歇与连续)(2)汇总设计基础数据:包括物料流量,反应时间,操作压力,操作温度,投料比,转化率,收率,物料的物性数据等(3)计算釜的体积(计算方法见下)(4)确定台数和连接方式(串联与并联)(5)确定釜的直径与筒体高度(长径比取1~3)(6)确定釜的传热装置的型式与换热面积(7)选择釜的搅拌器(如浆式、框式、锚式等)3、釜式反应器体积的计算(1)连续釜 V r= Q0τ(四)固定床催化反应器的设计1、固定床催化反应器的类型 AfAf A Af Af A R C C R x C -==00ττ或2、固定床催化反应器催化剂用量的确定(1)空速法乙烯直接氧化制环氧乙烷所用的反应器是外部换热式固定床催话反应器 测得空速为5000m3(STP)/(m3cat.h),要求所设计的反应器进口气体流量为8900m3(STP)/h ,求反应器的催化剂堆体积。

解:由空速计算式得(2)模型法绝热式固定床反应器的催化剂用量用下列联立模型方程可求解催化剂堆体积固定床自热式多段绝热式非原料气泠激式原料气泠激式中间间接换热式外热式 单段绝热式 催化剂床层体积原料气体的体积流量空速=378.150008900m ===空速原料气体的体积流量催化剂堆体积)(),(10000A A A A A x x A A r x x T T T x f R dx R F V A f A -+===⎰λ(五)流化床反应器的设计1、流化床反应器的构造(1)流化床直径D(2)扩大段直径D ′(3)浓相段高度H 1(4)稀相段高度H 2(5)扩大段高度H 32、流化床反应器主要尺寸的确定1)流化床直径D式中D —流化床直径,m H 1H 3H 2ptr A pt t r A C H y C F H F )()(00∆-≈∆-=λuVD π4=V —气体的体积流量,m 3/su —空床气速,即流化床的操作气速,m /s流化床的操作气速可根据生产或试验数据选取,常用的操作气速为0.2~1.0m/s ,也可用流化数来计算操作气速, 即 u = n u mf 。

反应釜毕业设计开题报告

反应釜毕业设计开题报告

2000L反应釜设计一选题意义反应釜是广泛应用于石油化工,化学,制药,高分子合成,冶金,环保等领域的重要设备。

因此在工业发展过程中研究反应釜的改进技术会使我们提高工作效率,节省资金和时间。

通过反应釜的设计,有助于学生综合运用所学知识,培养学生的自学能力及查阅相关文献的能力,同时提高计算机绘图能力熟练掌握CAD,提高学生的就业能力。

二国内外相关研究现况与发展趋势反应釜在日常生活或者化工生产等领域应用十分广泛。

因此换热设备的研究备受世界各国政府及研究机构的高度重视。

生产必须严格按照相应的标准加工、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。

反应釜材质一般有碳锰钢、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等不锈钢材料制造。

搅拌器有锚式、框式、桨式、涡轮式,刮板式,组合式,转动机构可采用无级变速减速机或变频调速等,可满足各种物料的特殊反应要求。

密封装置可采用填料密封等密封结构。

加热、冷却可采用夹套、半管、盘管等结构,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。

反应釜是指含铬大于12%的钢种。

反应釜自1912年发明以来取得迅猛发展,至今全球仍以每年3—5%的速度递增。

毕业设计---釜式换热器的设计[管理资料]

毕业设计---釜式换热器的设计[管理资料]

毕业设计题目:釜式换热器的设计学院:机械工程学院系别:过控系专业:过程装备与控制工程目录1概述 (3)2设计计算 (5) (5) (5) (5) (7)换热器壳程设计 (8)元件的强度设计 (9)筒体 (9)开孔补强设计计算 (11)3标准零部件的选用及主要零部件的设计 (15)法兰的选用 (15) (15) (16)封头 (17)管板 (18)堰板 (19)4鞍座的设计 (19)鞍座的选取 (19) (19) (19) (20)4.2.3A值的确定 (20) (20) (20) (21) (24) (26) (27) (29) (30) (31) (31) (32)5三维实体造型设计 (32)软件介绍 (32)主要零部件的造型设计 (32)管箱封头的设计 (32)鞍座的设计 (34)螺母的设计 (35)装配体的设计 (35)工程图的生成 (38)设计总结 (41)注释 (43)参考文献 (44)谢辞 (45)附件 (46)1概述换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备,是在化工、石油、石油化工、冶金等领域普遍应用的一种工艺设备,在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的40%左右,占总投资的30%~45%。

近年来随着节能技术的发展,应用领域不断扩大,利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。

目前在换热设备中,使用量最大的是管壳式换热器。

在近年来国内在节能、增效等方面改进换热器性能,在提高传热效率,减少传热面积,降低压降,提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩。

换热器的大量使用有效的提高了能源的利用率,使企业成本降低,效益提高。

管壳式换热器虽然在换热效率、设备体积和金属材料的耗量等方面不如其他新型换热设备,但他又结构坚固、操作弹性大、可靠程度高、适用范围广等优点,所以在各种工程中得到普遍使用。

而本次毕业设计的题目就是有相变传热的釜式换热器,它也是管壳式换热器的一种,广泛应用于石油及化工领域,又称釜式再沸器。

反应釜设计示例范文

反应釜设计示例范文

反应釜设计示例范文反应釜是一种用于进行化学反应的设备,其设计需要考虑到许多因素,例如反应物料的性质、反应条件的要求、设备运行的安全性等。

下面是一个反应釜设计示例范文。

1.引言反应釜是化工工艺中常用的一种设备,用于进行各种化学反应。

本设计旨在设计一台容积为1000L的不锈钢反应釜,以满足客户对于反应釜的工艺要求。

2.设备选型在选型方面,我们选择了不锈钢作为反应釜的材料。

不锈钢具有良好的耐腐蚀性、耐高温性和强度高的特点,适用于多种不同的反应条件。

3.设计参数设计参数如下:釜体容积:1000L工作温度:-20℃~200℃工作压力:常压~0.5MPa转速范围:0~300rpm搅拌功率:3kW4.结构设计反应釜的结构设计包括釜体、加热/冷却系统、搅拌系统和安全防护装置等。

釜体:釜体选用不锈钢材料,可承受工作压力和工作温度范围内的力和热。

加热/冷却系统:采用外部加热/冷却方式,通过蒸汽或冷却水进行加热/冷却,以实现工艺反应的温度控制。

搅拌系统:采用电机和搅拌叶片组成的搅拌系统,以实现反应物料的搅拌均匀。

安全防护装置:设计釜体上下的安全防护装置,包括压力表、温度计、安全阀等,以保证反应釜的安全运行。

5.设备特点本设计的反应釜具有以下特点:(1)釜体材料为不锈钢,具有良好的耐腐蚀性和强度,适用于多种化学反应。

(2)设备具有较大的容积,适用于批量生产。

(3)釜体可进行加热/冷却控制,满足不同反应条件的要求。

(4)搅拌系统能够实现反应物料的均匀搅拌,提高反应效果。

(5)设备配备了安全防护装置,保证反应过程的安全性。

6.结论本设计的不锈钢反应釜具有较大的容积、良好的耐腐蚀性和强度,能够满足客户对于化学反应的工艺要求。

同时,设备还具有加热/冷却控制和搅拌系统,以及安全防护装置,保证了反应过程的安全性和稳定性。

通过本设计,我们为客户提供了一台满足工艺要求的反应釜,为化工生产提供了可靠的设备支持。

连续搅拌釜式反应器设计

连续搅拌釜式反应器设计

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.内筒的高度和内径........................................................................................................... - 2 -3.内筒的壁厚....................................................................................................................... - 2 -四、夹套的计算.......................................................................................................................... - 3 -1.夹套的内径和高度........................................................................................................... - 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.................................................................................................... 错误!未定义书签。

  1. 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. 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. 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)。

釜式反应器的设计前言《化工设备机械基础》化学工程、制药工程类专业以及其他相近的非机械类专业,对化下设备的机械知识和设计能力的要求而编写的。

通过此课程的学习,是通过学习使同学掌握基本的设计理论并具有设计钢制的、典型的中、低、常压化工容器的设计和必要的机械基础知识。

化工设备机械基础课程设计是《化工设备机械基础》课程教学中综合性和实践性较强的教学环节,是理论联系实际的桥梁,是学生体察工程实际问题复杂性,学习初次尝试化工机械设计。

化工设计不同于平时的作业,在设计中需要同学独立自主的解决所遇到的问题、自己做出决策,根据老师给定的设计要求自己选择方案、查取数据、进行过程和设备的设计计算,并要对自己的选择做出论证和核算,经过反复的比较分析,择优选定最理想的方案和合理的设计。

化工设备课程设计是培养学生设计能力的重要实践教学环节。

在教师指导下,通过裸程设计,培养学生独立地运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识,综合地分析和解决生产实际问题的能力。

因此,当学生首次完成该课程设计后,应达到一下几个目的:⑴熟练掌握查阅文献资料、收集相关数据、正确选择公式,当缺乏必要的数据时,尚需要自己通过实验测定或到生产现场进行实际查定。

⑵在兼顾技术先进性、可行性、经济合理的前提下,综合分析设计任务要求,确定化工工艺流程,进行设备选型,并提出保证过程正常、安全可行所需的检测和计量参数,同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。

⑶准确而迅速的进行过程计算及主要设备的工艺设计计算及选型。

⑷用精炼的语言、简洁的文字、清晰地图表来表达自己的设计思想和计算结果。

化工设备机械基础课程设计是一项很繁琐的设计工作,而且在设计中除了要考虑经济因素外,环保也是一项不得不考虑的问题。

除此之外,还要考虑诸多的政策、法规,因此在课程设计中要有耐心,注意多专业、多学科的综合和相互协调。

我的工作是生产对苯二甲酸,所以想通过对苯二甲酸来设计反应釜。

首先我由对PTA的介绍中引入本文所介绍的内容。

精对苯二甲酸(PTA)是聚酯工业的重要原料,(1)精PTA工艺,此工艺采用催化氧化法将对精对二甲苯(PX)氧化成粗TA,再以加氢还原法除去杂质,将CTA精制成PTA。

这种工艺在PTA 生产中居主导地位。

PTA产品所含的PT酸含量较高(200ppm 左右)4-CBA较低(25ppm左右),而QTA(或EPTA)产品中所含的杂质与PTA相反,4-CBA较高(250ppm左右),PT酸较低(25ppm左右以下)。

目前,钴-锰-溴三元复合体系是PX氧化的最佳催化剂,其中钴是最贵的,所以目前该方面一直进行降低催化氧化剂能耗的研究,PTA生产过程中所用TA加氢反应催化剂为Pd/C,目前研究的主要问题是如何延长催化剂的使用寿命。

分析上述可知,随用反应器为釜式反应器,本文将通过PTA生产工艺来设计反应釜。

选题背景PTA是重要的大宗有机原料之一,其主要用途是生产聚酯纤维( 涤纶) 、聚酯瓶片和聚酯薄膜,广泛用于与化学纤维、轻工、电子、建筑等国民经济的各个方面,与人民生活水平的高低密切相关。

PTA( 精对苯二甲酸)2005 年中国需求量1210 万吨,占全球PTA 需求总量2880 万吨的42 %;产量560 万吨,进口650 万吨,进口依存程度为54 %,未来PTA 需求仍在不断扩大,在未来几年,PTA 的中国供需仍难以达到完全平衡。

EG (乙二醇)需求量达510 .2 万吨,占全球EG 需求总量1133 万吨的45 %, 产量110 万吨,进口40万吨。

2005 年我国涤纶产量占世界涤纶产量的38 %,已成为我国纺织工业的最主要原料。

中国的动向,引起了世界其它国家和地区的关注,而且会对世界化纤业造成相当大的影响。

PTA 的应用比较集中,世界上90% 以上的PTA 用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET ,简称聚酯) ,其它部分是作为聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT )和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT )及其它产品的原料。

我国聚酯产量世界第一, 是名副其实的聚酯大国。

聚酯产能虽然仍以2位数的速率增加,但前2 年经济效益大幅下滑。

主要原因是PTA 和Eg价格居高不下,而聚酯产品价位低迷,企业盈利空间越来越小。

国内这 2 种原料自给率都低于40% ,4年来,国内PTA 项目成为热点, 几个大项目相继投产,但并没有缓解供不应求态势。

到2010年, PTA项目在需求和利益驱动下, 还将有一个快速发展期。

PTA 生产工艺技术,也会在建设中有所发展。

对我国近年来引进的各种PTA 生产工艺, 特别是低温氧化的EPTA 工艺, 进行比较和评价,就能够更全面地认识现有各种PTA 工艺的技术特点。

为了提高国产PTA在国内市场中的份额,提高PTA产量必要性和紧迫性是显而易见的,所以设计合理的反应釜是最基础也是最关键的,本文将对反应釜的设计做以全面的介绍,希望能对化工同事们查阅。

釜式反应器的分类釜式反应器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)装臵。

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,可在反应器壁处设臵夹套,或在器内设臵换热面,也可通过外循环进行换热。

操作方式釜式反应器按操作方式可分为:①间歇釜式反应器,或称间歇釜(图1[间歇釜式反应器])。

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(图2[连续釜式反应器]可避免间歇釜的缺点,但搅拌作用会造成釜内流体的返混。

在搅拌剧烈、液体粘度较低或平均停留时间较长的场合,釜内物料流型可视作全混流,反应釜相应地称作全混釜。

在要求转化率高或有串联副反应的场合,釜式反应器中的返混现象是不利因素。

此时可采用多釜串联反应器(图3[多级串联釜式反应器]以减小返混的不利影响,并可分釜控制反应条件。

③半连续釜式反应器。

指一种原料一次加入,另一种原料连续加入的反应器,其特性介于间歇釜和连续釜之间。

计算。

就单一反应a→b而言,各种釜式反应器的常用计算方法如下:①对于间歇釜式反应器,当反应物a的... 初浓度和终浓度分别为和c时,反应所需的时间为:(1)式中为反应物a的浓度;-为浓度为时的反应速率。

②对于连续釜式反应器,设反应器为全混流,当反应物a的进口浓度和出口浓度分别为和时,反应所需的平均停留时间(2)式中为反应器的有效容积;为体积流率;-为出口浓度下的反应速率。

③对于多釜串联反应器,可以利用式(2)逐个反应器类推计算。

对一级反应(-=,为反应速率常数),若各釜有效容积相等,反应温度相同,则有式中为第釜中a的浓度;为一釜的平均停留时间。

工程放大机械搅拌的釜式反应器可针对不同反应特征按下列原则之一进行放大:①搅拌雷诺数相等。

式中为搅拌桨转速;为搅拌桨直径;为液体密度;为粘度;②单位体积液体搅拌功率相等;③搅拌桨外缘的线速度相等(见彩图[釜式反应器])。

总体可分为连续式,间歇式,半间歇式。

反应机理聚酯生产工艺路线有直接酯化法(PTA法)和酯交换法(DMT法)。

PTA法具有原料消耗低、反应时间短等优势,自80年代起己成为聚酯的主要工艺和首选技术路线。

大规模生产线的连续生产工艺,半连续及间歇生产工艺则适合中、小型多种生产装置。

PTA法连续工艺主要有德国吉玛(Zimmer)公司、美国杜邦公司、瑞士伊文达(Inventa)公司和日本钟纺(Konebo)公司等几家技术。

其中吉玛、伊文达、钟纺技术为5釜流程,杜邦则开发了3釜流程(目前正在开发2釜流程),两者缩聚工艺基本相似,区别在于酯化工艺。

如5釜流程采用较低温度及压力酯化,而3釜流程则采用高乙二醇(EG)/PTA摩尔比和较高的酯化温度,以强化反应条件,加快反应速度,缩短反应时间。

总的反应时间为5釜流程10小时,3釜流程3.5小时。

目前世界大型聚酯公司都采用集散型(DCS)控制系统进行生产控制和管理,并对全流程或单釜流程进行仿真计算。

2003年初,伊文达-费希尔(Inventa-Fisher)(I-F)公司公布了其聚酯生产流程和能耗。

该工艺从PTA或DMT与乙二醇(EG)反应生产树脂级或纺织级聚酯。

采用4釜(4R)工艺,由PTA和EG或熔融DMT和EG组成的浆液,进入第一酯化/酯交换反应器,反应在较高压力和温度(200—270℃)下进行,生成的低聚物进入第二串级搅拌式反应器,在较低压力和较高温度下进行反应,反应转化率大于97%。

然后在低于常压和较高温度下,借第3台串级反应器预聚合,缩聚程度大于20,经第4台DISCAGE精制器后,使最终缩聚物的特性粘度(i.V.)提高到0.9。

能耗为:电力55.0 kwh/t,燃料油61.0kg/t,氮气0.8m3/t,空气9.0m3/t。

采用该工艺已建有50多套装置,其中13条生产线能力为100—700吨/天。

现已有单系列700吨/天生产线投运。

釜式反应器的物料横算设: N个组分,进行M个均相反应,关键组分数为K。

若M个反应均是独立的,K=M。

若M个反应并不都是独立的,K<M。

K也是独立反应数。

由于搅拌装置的搅拌作用,可认为反应器内反应物料的浓度和温度处处相同,且等于出口处的浓度和温度。

∴可取整个反应体积V作为控制体积。

r在dt时间间隔内(非定态操作,时间变量,t~t+dt),对i关键组分作物衡:i的进入量=i的排出量-i的反应量+反应器内i的累计量式中:对反应物:R i为负值对产物:R i为正值上式就是釜式反应器的物料衡算式,是一组常微分方程。

反应时间及反应体积的计算1. 反应时间t2.间歇反应器的反应体积:Vr =Q(t+t)式中:Q—单位时间内处理的反应物料的体积(由生产任务决定)3.实际反应器的体积:V=Vr/f式中:f-装料系数 f=0.4~0.85对于沸腾或易起泡沫的液体物料:f=0.4~0.6对于不起泡或不沸腾的液体: f=0.7~0.85最优反应时间t↑→CA ↓→(-RA)↓,RR↓, 而t是一定的;t↑→产品绝对产量↑→但按单位操作时间计算的产品产量不一定↑。

所以,以(产品产量/操作时间)为目标函数。

就必然存在一最优反应时间,使该目标函数值为最大。

下面采用图解法求解:上面是以单位时间产品产量最大为目标函数。

若以单位时间所消耗的原料量来说,时间越长,原料单耗越少。

下面以生产费用最低为目标,设反应操作费用/单位时间为a,辅助操作费用/单位时间为a0,固定费用af。

∴要使生产费用AT最小,必须满足上式。

图解法表示:3.3 等温间歇釜式反应器的计算(复合反应)3.3.1平行反应物衡式:∵系统中只有两个反应,且两个反应都是独立的。

相关文档
最新文档