反应工程课程设计
3.3.6换热设计
换热采用夹套加热，设夹套内的过热水蒸气由130℃降到110℃，温差为20℃。
3.3.7水蒸气的用量
忽略热损失，则水的用量为
Q?mocpo?T1?T2?
[5]
cpo?a?bT?cT2
a?29.16J?mol?1?K?1 b?14.49?10?3J?mol?1?K?2 c??2.022?10?6J?mol?1?K?3 T?T1?T2403?383??393K 22cpo?29.16?14.49?10?3?393?2.022?10?6?3932
?29.16?5.6946?0.3123
?34.5423J?mol?1?K?1
?1.92KJ?Kg?1?K?1
= =22169.05 Kg/h
4反应釜釜体设计
在已知搅拌器的操作容积后，首先要选择罐体适宜的高径比（H/Di），以确定罐体的直径和高度。选择罐体高径比主要考虑以下两方面因数：
1、 高径比对搅拌功率的影响：在转速不变的情况下，p?Di3（其中D—
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搅拌器直径，P—搅拌功率），P随釜体直径的增大，而增加很多，减小高径比只能无谓地消耗一些搅拌功率。因此一般情况下，高径比应选择大一些。
2、 高径比对传热的影响：当容积一定时，H/Di越大，越有利于传热。
高径比的确定通常才用经验值表
假定高径比为H/Di=1.3，先忽略罐底容积
V=πDiH/4=1.3πDi/4=23.513 m 解得：Di=2846mm
取标准Di=2900 mm 筒体的高度
233
=4(23.513-3.18)/(3.14×2.9
釜体高径比的复核
2
)=3100mm
H/Di=3100/2900=1.07
满足要求
4.1筒体壁厚的设计 4.1.1设计参数的确定
表3—3 反应器内各物质的饱和蒸汽压[9]
物质 饱和蒸汽压（MPa） 该反应釜的操作压力必须满足乙醇的饱和蒸汽压所以去操作压力P=0.4MPa，该反应器的设计压力
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水 0.143 乙酸 0.08 乙醇 0.316 乙酸乙酯 0.272 反应工程课程设计
PL≈ρgH=1020×9.807×3.1=0.031 MPa
PL/ Pw1.1=0.031/0.44=7.04%>5% 所以液体静压不能忽略
4.1.2该反应器的计算压力
Pc=Pw1.1+ PL =1.1×0.4+0.031MPa=0.471MPa 该反应釜的操作温度为100℃，设计温度为120℃。 由此选用16MnR卷制
16MnR材料在120℃是的许用应力[σ]t=170MPa 焊缝系数的确定
取焊缝系数φ=1.0（双面对接焊，100％无损探伤） 腐蚀裕量C2=2mm
4.1.3筒体壁厚的设计
计算厚度S
=0.471x2900/（2x170x1-0.471）=4.0229mm 钢板负偏差 C1?0.3mm 设计厚度Sd
Sd =S+ C2=4.0229+2=6.0229 mm
名义厚度等于设计厚度加上钢板负偏差 C1?0.3mm等于6.3229 mm 钢制容器的制造取壁厚——详见《化工机械基础》 圆整取标准 Sd =8 mm
4.1.4釜体封头设计
本设计选用椭球型封头 计算压力 Pc=0.47MPa
该反应釜的操作温度为100℃，设计温度为120℃。 由此选用16MnR卷制
16MnR材料在120℃是的许用应力[σ]t=170MPa
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焊缝系数的确定
取焊缝系数φ=1.0（双面对接焊，100％无损探伤） 腐蚀裕量C2=2mm 钢板负偏差 C1=0.25mm
用标准椭球型封头参数
公称直径（mm）
2800
曲面高度（mm）
700
直边高度（mm）
50
内表面积（m2）
8.91
容积（m3）
3.18
计算厚度
钢板负偏差 C1?0.25mm 设计厚度
=0.471x2900/(2x170x1-0.5x0.471)=4.02
=4.02+2=6.02
名义厚度 Sn等于Sd加上C1向上圆整后至钢材标准规格的厚度 按钢制容器的制造取壁厚 Sn?8mm
4.1.5外压封头壁厚的设计
1.设计外压的确定
封头的设计外压与筒体相同，即设计外压p=0.1MPa。 封头壁厚的计算
设封头的壁厚Sn=12mm，则：Se=Sn–C= 12-2.25=9.75（mm），对于标准椭球形封头K=0.9，Ri?KDi＝0.9×2800=2520mm，Ri/Se=2520/9.75=258.462 计算系数：A=0.125/(Ri/Se)=0.125/258.462=4.84×10-4
根据材料的外压应力B曲线图，在图的水平坐标上找到A=4.84×10-4点，由该点作竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再作水平线与右方的纵坐标相交，得到系数B的值为值为：B≈62MPa、E=2.00×105MPa 根据[p]=
B得 [P]= 62/258.426=0.23mm Ri/Se 14
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因为p＝0.1MPa<[p]＝0.23MPa，所以假设Sn＝12mm偏大，考虑到与筒体的焊接，取封头的壁厚与筒体一致，故取Sn＝12mm。
4.1.6反应釜夹套的设计
夹套DN、PN的确定
夹套的DN 由夹套的筒体内径与釜体筒体内径之间的关系可知： Dj=Di+200=2900+200=3100mm
4.1.7夹套的PN
由设备设计条件可知，夹套内介质的工作压力为常压，取PN=0.25MPa，由于压力不高所以夹套的材料选用Q235—B卷制 Q235—B材料在120℃是的许用应力[σ]t=113MPa 焊缝系数的确定
取焊缝系数φ=1.0（双面对接焊，100％无损探伤） 腐蚀裕量C2=2mm
4.1.8夹套筒体的壁厚
计算厚度
=0.25x3100/(2x113x1-0.25)=3.43mm
钢板负偏差 C1?0.25mm
=3.43+0.25=3.68mm
名义厚度Sn等于Sd加上C1向上圆整后至钢材标准规格的厚度
按钢制容中DN=3100mm的壁厚最小不得小于8mm所以取
Sn?8mm
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