QA =nACp,mA?T=26.96?269.4?(150?30)?0.82?10kJ QB=nBCp,mB?T?80.86?315.5?120?3.06?106kJ 2.反应釜热量的衡算 以一级酯化反应釜为例：
连续釜式反应器可看成为一敞开物系，根据热力学第一定律，其热力学衡算式可表达为：
?H?q
式中：?H————物系焓变及反应焓变，kJ; 6
q————物系与环境交换的热。 由于反应是在恒温下进行，所以物系焓变为零。
反应 焓变的计算如下：
A (l，423.15K)+ B(l,423.15K) ?H7 C(l,423.5K) ?H1
?H4
A(l，404.75K) ?H2 ?H6
A(s，404.75K)
?H3 ?H5
A (s，298.15K)+ B(l,298.15K) C(l,298.5K) 6
?H1?nACp,m?T??26.96?269.4?(150?131.6)??0.13?10kJ/h 由于在恒温恒压下进行，所以?H2=-32 kJ/h ?H3?nACp,m?T??26.96?269.4?(131.6?25)??0.77?106kJ/h
6
?H4?nBCp,m?T??80.86?311.5?(150?25)??3.15?10kJ/h
?H5?nC(?fHmC??fHmA??fHmB)?26.96(?1120.6?672.6?373.2)??2.02?106kJ/h
6
?H6?nC?Cp,mC?T?26.96?493.5?(150?25)?1.66?10kJ/h
所以：?H7??H1??H2??H3??H4??H5??H6??4.41?106kJ/h
故反应物系将放出4.41?106kJ/h，为保持反应在恒温下进行，需在夹套中冲一定流量的冷却水。
四、主要设备设计与选型
1、反应釜的设计与选型
1.1反应釜体积确定
为方便起见，以下用A表示苯酐，用B表示异辛醇。物料在反应过程中的体积
基本不变。由于搅拌速度较大，反应物料在反应器内的流动状况可视为呈全混流，在定态时，在等温等容条件下对整个反应器作A的物料衡算： 反应釜容积按下式计算： VR=Q0×t×(1+?) Q0=QA+QB (9)
式中：QA和QB，分别为苯酐和异辛醇的体积流量;?为搅拌容器的备用系数，一般取0.1～0.15，本设计取0.1。
QA=nAMA/ρAt
(10)
A
(8)
式中：nA单位时间内（1小时）处理的苯酐摩尔数；MA苯酐的式量；ρ1.527g/cm3; t单位时间（1 h）
苯酐密度
QA=nAMA/ρt=26.96×1000×148.12 ÷(1.527 ×3600)=726.43cm3 / S 同理异辛醇体积流量QB ρB 异辛醇密度 0.8176g/cm3
QB=nBMB/ρBt=80.86×1000×130.0 ÷(0.8176 ×3600)=3571.36m3 / S Q0=QA+QB=726.43+3571.36=4297.79cm3 / S
单级酯化反应釜中，物料的平均停留时间为1.37 h VR=Q0t（1+?）
=4297.79×1.37×3600×1.1 =23.3m3
装料系数?，根据实际生产条件或实验结果而定，通常取0.6～0.85。若搅拌时产生泡沫或呈沸腾状态，?应取低值，约为0.6～0.7；若搅拌状态平稳或物料的粘度较高?可取0.8～0.85。本设计物料搅拌状态较平稳，?取0.85。 故搅拌釜的有效体积为： V=VR/0.85=23.3/0.85=27.4m3 1.2反应釜高度与底面直径 反应釜的高度与底面直径关系：
H=1.3Di
底面直径：
Di?34V4?27.4.?3?2.99m 1.3?1.3?3.14故液面深度h=4VR/?Di2=3.32m 反应釜高：
H=1.3Di=3.32×1.3=4.32m
当Di?3200mm，查表16-6得各参数如表6所示
表6 所查得的各参数
曲面高度h1 800mm
直边高度h2
40mm
1.3反应釜温度与压力
查表4—5 设计温度：150℃+20℃＝170℃
混合液平均密度
ρ=nAMA/(nAMA+nBMB)×ρA+ nBMB/(nAMA+nBMB)×ρ
B
=0.5143×1.527 + 0.6040×0.8176
=1.28 已知：PW =0.1015MPa 则工作压力：
PT??gh?Pw
?1.28?103?9.81?3.32?0.1015?1000000 ?0.14MPa查表4—2 设计压力为工作压力的110%，则设计压力为： Pc=1.1PT=1.1×0.14MPa=0.154MPa 设备选材：查课本附表9--1
设备选材：由于原料和产物对钢材的腐蚀不大，温度为150℃，压力为常压，本设计从满足生产工艺需要及保证酯化釜使用寿命的角度出发，酯化釜的材质选用高合金钢0Cr18Nil2M-o2Ti。 1.4厚度计算
Pc=0.165MPa，T=170℃，Di=3200mm，[δt]=99MPa，φ=1.0(双面焊对接，100%探伤)，腐蚀裕量C2=2mm
计算厚度S如下：
S?PcDi2[?t]??Pc0.154MPa?2990mm?2?99MPa?1.0?0.154MPa ?2.3mm设计厚度Sd如下：
Sd?S?C2?2.3mm?2mm?4.3mmSd=4.3，查表4--9
负偏差C1=0.25mm Sd+C1=4.75mm
圆整后为5mm，即名义厚度Sn=5mm
复验Sn×6%=0.3mm >C1=0.25mm 故最后取C1=0.25mm
所以该反应釜可以用5mm的 0Cr18Nil2M-o2Ti高合金钢板制作。 水压校验： 根据?T?1.25PC(Di?Se)?0.9??s 有：
2Se0.9??s?0.9?1.0?200MPa?180MPa
?T?1.25PC(Di?Se)2Se1.25?0.154MPa?(2990mm?5mm?2mm?1mm)? 2?(5mm?2mm?1mm)?144MPa由此得：?T?0.9??S=180 故其强度满足要求。 1.5搅拌器的设计及选型
表8 搅拌器型式适用条件表
搅拌器型对式 流循环 流动状态 低粘度混合 ○ 高粘度液分溶混合散 解 传热反应 ○ 搅拌目的 转速范搅拌容围器容积 (r/min3(m) ) 湍流扩散 剪切流 固体悬浮 气体吸收 结晶 传热 液相反应 最高粘度(P) 涡轮○ ○ 式 桨○ ○ 式 推进○ ○ 式 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 1～100 10～300 10～300 10～500 500 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 1～200 1～1000 20 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 500