中北大学2015届毕业设计说明书
图4-1化学反应过程总焓变的计算示意
?????1+??2+??反应,298K （4-3） 式中，??为反应过程的总焓变；??1为进反应器物料在等压变温过程中的焓变和有相变时的焓变；
??1???MT1i?1298niCp,idT??Mi??i （4-4）
i?1n??2为出反应器物料在等压变温过程中的焓变和有相变时的焓变；
??2?n??M298i?1T2n'iC'p,idT??Mi'??i' （4-5）
i?1n
???i?1?反应，298K为标准状态下反应热总和，包括反应和副反应。式中Mi，Mi'分别为
'进出反应器物料i的物质的量 ；Cp,i，Cp,i分别为进出反应器物料i的等压摩尔热容；
??i，??i'分别为进出反应器物料i的相变热。 4.2苯部分加氢反应器的热量衡算
'???0。??1为原料由413K到???0ii苯部分加氢水合反应没有相变化所以，
??反应,298K为298K状态下的反应热。??2为原料由298K到413K的焓变。298K的焓变，
??1??nMF,iCpMF,i???
=(16244.47?1.9+536.57?7.24+46150?4.2059)?(298-413) = -2.6317928?107(kJ/h)
??2???M298i?1T2n'iC'p,idT??Mi'??i'
i?1n =(6497.79?1.9+1571.17?1.97+8712.12?1.810+46150?4.2059)?(413-298) =2.5910907?107(kJ/h)
??反应,298K??(nRP,i?nMF,i)??i
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=106.064?(-95)+18.669?(-215)= -1.40899?104(kJ/h)
?????1???2???反应,298K
=-2.6317928?107+2.5910907?107+(-1.40899?104)= -4.21111?105(kJ/h) 需要移走的热量Q移???-Q损?（1-0.05）?(-4.21111?105)=4.00056?105（kJ/h） 查的2.0MPa饱和水蒸汽的温度=211.4℃，蒸发焓??蒸发?34.1（kJ/mol）。利用此热量可
4.00056?10518?产生的饱和水蒸气=（）=211.174(kg/h)。
34.110004.3环己烯水合反应器的热量衡算
'?????0i?0。??1为原料由393K到298Ki环己烯水合反应没有相变化所以，
的焓变，??2为原料由298K到393K的焓变。??反应,298K为298K状态下的反应热。
??1??nMF,iCpMF,i???
=(31944.45?1.810+98480?4.2059）?(298-393)= -4.4841567?107(kJ/h)
??2???M298i?1T2n'iC'p,idT??Mi'??i'
i?1n =(23319.45?1.810+96607.8?4.2059+10411.99?1.6874)?(393-298) =4.4279514?107(kJ/h)
??反应,298K??(nRP,i?nMF,i)??i
=(283.899-388.902)?(-95)+(5367.1-5471.11)?(-241.83)+103.954?(-348.19) = -1067.72(kJ/h)
?????1???2???反应,298K
=-4.4841567?107+4.4279514?107+(-1067.72)= -5.63121?105(kJ/h)
需要移走的热量Q移???-Q损?（1-0.05）?(-5.63121?105)= -5.34965?105（kJ/h） 查的2.0MPa饱和水蒸汽的温度=211.4℃，蒸发焓??蒸发?34.1（kJ/mol）。利用此热量可
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5.34965?10518?产生的饱和水蒸气=（）=282.387(kg/h)。
34.110004.4环己醇脱氢反应器的热量衡算
??1为原料由523K到298K的焓变，??2为原料由298K到523K环己醇脱氢反应，
的焓变。??反应,298K为298K状态下的反应热。
??1??nMF,iCpMF,i???
=(15858.26?1.68745)?(298-523)= -6.021005?106(kJ/h)
??2???M298i?1T2n'iC'p,idT??Mi'??i'
i?1n =(5550.39?1.68745+10000?2.00062+203.77?7.24)?(523-298) =6.940688?106(kJ/h)
??反应,298K??(nRP,i?nMF,i)??i
=(55.415-158.329)?(-348.19)+101.885?(-230.14) =-1.23859?104(kJ/h)
?????1???2???反应,298K
= -6.021005?106+6.940688?106+-1.23859?104=9.07297?105(kJ/h) 需要提供的热量Q移???-Q损?（1-0.05）?9.07297?105=8.61933?105（kJ/h）
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5主体设备反应釜的设计与计算
5.1搅拌反应釜釜体的设计 5.1.1釜体容积的确定
(1)苯部分加氢在反应器中反应时间为30分钟，所以搅拌反应釜中反应物的总物 质的量为：m=35022.92kg
(2)搅拌反应釜的反应物体积约为：V?m35022.92??35.023m3 ?1000(3)查文献得装填系数??0.80，则搅拌反应釜的体积V? 圆整得V?44m3。 5.1.2釜体DN的确定
35.023?43.778m3 0.80查文献的，一般反应釜的高径比为1-3，本设计取1.5，则反应釜直径估算如下： 由V?(?4)Di2H,H?1.5Di（式中，Di-反应釜筒体内径；H-反应釜高度） 则搅拌反应釜Di=3体DN=3400mm.
取Di=3400mm,封头取相同的内径。查文献知当公称直径DN=3400mm时，标准椭圆形的容积Vh?5.5080m3，筒体每平米高的容积V1=12.958m3/m。则筒体高度为：
V'?VhH?(其中V'-每个釜圆筒的容积，单位为m3)
V14?44?3.35m，根据筒体公称直径的标准，选取反应釜的釜
1.5?3.14由HD的近似值与1.5近似相等，则可得：
iV'?5.5080?1.5
12.9581?3.4解得该釜圆筒的容积V'=60.58m3,圆整后V'=61m3。则需要设计一个反应釜即可。
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取H=
61?4708mm，圆整后H=4800mm。
12.9581釜体长径比H的复核HD=4710/3400=1.42，因为HD=1-3，满足要求。所以筒
Diii体高度为4800mm。 5.1.3筒体PN的确定
因为搅拌反应釜的操作压力为Pw=4.4MPa，所以采用PN=5.6MPa。 5.1.4釜体筒体壁厚的设计
设计压力：P=(1.05-1.1)Pw，取P=1.1Pw?1.1?4.4=4.84MPa 液体静压：PL?1.1?8.8?（kgf/cm3)?0.0968MPa，
10以忽略PL。
计算压力：Pc=P+PL=P=4.84MPa。 设计温度：140℃ 焊缝系数?：?=1
许用应力[?]t：根据材料0Cr18Ni10Ti（321，属于奥氏体型不锈钢）、设计温度140℃，由文献查得[?]t=137MPa得出：
钢板负偏差C1：C1=0.25mm（GB6654-96） 腐蚀余量C2：C2=1.0mm（双面腐蚀） 由文献得公式：?d=
PcDi+C2 t2?????PcPLP=
0.0968=2%≤5%，所以可4.84?d=
4.84?3400?61.14mm，圆整?d=61mm
2?137?1?4.845.1.5釜体封头的设计
搅拌反应釜选用标准椭圆形封头，代号EHA、标准JB/T4746-2002。其中： P=1.1Pw=1.1?4.4=4.84MPa Pc=P+PL=P=4.84MPa
C1=0.25mm，C2=1.0mm，?=1.0(整版冲压) （1）封头的壁厚设计
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