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1、11级制药工程化学反应工程课程设计任务书一、设计项目年产5039吨乙酸乙酯的反应器的设计 二、设计条件1、生产规模：5039吨/年2、生产时间：连续生产8000小时/年，间歇生产6000小时/年3、物料损耗：按5%计算4、乙酸的转化率：59%三、反应条件反应在等温下进行，反应温度为80，以少量浓硫酸为催化剂，硫酸量为总物料量的1%，当乙醇过量时，其动力学方程为： rA=kCA2。A为乙酸，建议采用配比为乙酸：乙醇=1：5（摩尔比），反应物料密度为0.85/l，反应速度常数k为15.00L/（kmolmin）四、设计要求1、设计方案比较 对所有的设计方案进行比较，最后确定本次设计的设计方案。 2
2、、反应部分的流程设计（画出反应部分的流程图）（需根据计算结果，进行比较做改动）3、反应器的工艺设计计算生产线数，反应器个数，单个反应器体积。 4、搅拌器的设计对搅拌器进行选型和设计计算。 5、画出反应器的装配图图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表。 6、设计计算说明书内容 设计任务书； 目录； 前言（对设计产品的理化性能，国内外发展概况，应用价值及其前景等方面进行介绍）设计方案比较；(合成工艺介绍，通过分析各种工艺优缺点，得到本设计选用的合成工艺流程)工艺流程图设计； 反应器的设计 搅拌器的设计；车间设备布置设计；（主要设备的布置）环境保护；设备装配图；设计总结； 参考资料。7、绘
3、制主要设备的装配图。用A1图纸绘制主要设备装配图（图面应包括设备主视图、局部视图等，并配备明细表、管口表、技术性能表、技术要求等），要求采用CAD制图。指导老师：薛永萍，刘阳2013年12月23日摘 要传统的乙酸乙酯合成工艺为酯化法，即乙酸和乙醇在浓硫酸的催化作用下直接合成乙酸乙酯。本设计通过调查国内外乙酸乙酯消费的情况和比较现有的合成工艺，并对连续式反应器和间歇式反应器进行了体积的计算，最终选用酯化法和间歇式反应器。本选题为年产量为5039吨的间歇釜式反应器的计算，通过物料衡算，热量衡算，反应器体积为4.5m，换热量为。设备设计结果表明，反应器的特征尺寸为高1930mm，直径1600mm；夹
4、套的特征尺寸为高1400mm，内径为1700mm。还对塔体等进行了辅助设备设计，换热则是通过夹套与内冷管共同作用完成。搅拌器的形式为圆盘式搅拌器，搅拌轴直径60mm。电机功率为1.44KW。本项目设计的结果具有一定的市场运用价值，可以指导工业化生产。在此基础上绘制了设备条件图。关键词：乙酸乙酯；间歇釜式反应器；物料衡算；热量衡算；设备AbstractThe traditional synthesis method of EA is esterification, in which EA was made by direct esterification of ethanol and aceti
5、c acid with a sulfuric acid catalyst.This design through the consumption of ethyl acetate at home and abroad and compare the existing synthetic process, and has carried on the volume calculation of the continuous reactor and batch reactor.Eventually the esterification method and batch reactor is det
6、ermined. The batch reactor for annual production capacity of 5039 T is to be the designed. From the material balance，heat balance，the reactor volume of 4.5 cubic meters, heat transfer for the per hour .The results show that the size of the reactor characteristics for high is 1930mm, diameter is 1600
7、mm, The characteristics of clip size for high is 1400mm, diameter is 1700mm. Also auxiliary equipment on the tower as designed, heat is finished through the clip with the common cold tube inside. The form for disc type stirrer, stirring shaft of diameter is 60mm，the motor power is 1.44 kw.The result
8、 of the project design has a certain market value which can guide industrial production.This design for batch reactor industrial design provides a detailed data and drawings.Keywords:ethyl acetate;batch reactor;material balance;heat balance;equipment目 录摘 要IAbstractII第一章 文献综述11.1 产品的性质与用途11.1.1 物化特性1
9、1.1.2主要用途11.2国、内外产业状况21.2.2国外生产状况及发展动向21.2.2 国内生产状况及发展动向31.3 产品的市场需求预测51.3.1 进出口情况51.3.2 消费现状及发展前景7第二章 工艺设计计算92.1 设计依据92.2设计方案92.3 工艺计算及方案选择92.3.1 间歇釜进料的计算92.3.2 连续性进料的计算112.3.3 设计方案的选择132.4 物料衡算142.5 热量衡算142.5.1每摩尔各种物质在不同条件下的值142.5.2各种气相物质的参数152.5.2每摩尔物质在80下的焓值162.5.3 总能量衡算162.6换热设计17第三章 反应釜釜体设计183
10、.1反应器的直径和高度183.2筒体壁厚的设计193.2.1设计参数的确定193.2.2筒体的壁厚193.3釜体封头厚20第四章 反应釜夹套的设计214.1夹套DN、PN的确定214.1.1夹套的DN214.1.2夹套的PN214.2夹套筒体的壁厚214.3夹套筒体的高度224.4夹套的封头224.4.1封头的厚度224.5传热面积校核22第五章 反应釜釜体及夹套的压力试验235.1釜体的水压试验235.2夹套的液压试验23第六章 搅拌器的选型256.1搅拌桨的尺寸及安装位置256.2搅拌功率的计算256.3搅拌轴的的初步计算266.3.1搅拌轴直径的设计266.3.2搅拌抽临界转速校核计算2
11、76.3.3联轴器的型式及尺寸的设计276.4夹套式反应釜附属装置的确定276.4.1 人孔C276.4.2 接管及其法兰选择27第七章 车间设备布置设计297.1 车间布置设计概述297.2 车间布置的基本原则和要求297.2.1车间布置的基本原则297.2.2 车间布置的要求30第八章 环境保护31总 结32参考文献33致 谢341第一章 文献综述1.1 产品的性质与用途1.1.1 物化特性乙酸乙酯（ethyl acetate）分子式为CH3COOC2H5，无色易挥发液体有水果香味，熔点-83.6 ，沸点77.06 ，相对密度0.9003；微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂；与水或乙醇都
12、能生成二元共沸混合物；与水的共沸混合物的沸点70.4，与乙醇的共沸混合物的沸点71.8 ，与水和乙醇还可以形成三元共沸混合物，沸点70.2 。在酸或碱的催化下，易水解成乙酸和乙醇；此外，还可发生自缩合等反应。1.1.2主要用途乙酸乙酯是应用最广泛的脂肪酸酯之一，具有优良的溶解性能，是一种较好的工业溶剂，已被广泛应用于醋酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶、乙烯树脂、乙酸纤维树脂、合成橡胶等生产，也可用于生产复印机用液体硝基纤维墨水，在纺织工业中用作清洗剂；在食品工业中用作特殊改性酒精的香味萃取剂，在香料工业中是最重要的香料添加剂，可作为调香剂的组分，乙酸乙酯也可用作粘合剂的溶剂，油漆的稀释剂以及作为制造
13、药物、染料等的原料10。制药 醋酸乙酯在制药行业用作溶剂，主要生产维生素E及一些医药中间体。我国是人口大国，到2005年人口已达到13.3亿，人口净增长、人口老龄化问题都将增加对医药品的需求量。同时，随着我国加入世界贸易组织，医药出口量明显增加。2002年传统医药出口形势一路飘红，化学原料药依然是我国医药商品出口的主要品种，产量与出口量快速上升，带动了醋酸乙酯消费。胶粘剂 胶粘剂的种类繁多，醋酸乙酯主要用于溶剂型胶粘剂，尤其是聚氨酯类胶粘剂。我国从20世纪50年代开始研制和开发聚氨酯胶粘剂，产量不断增大，2000年国内聚氨酯类胶粘剂的产量约14万t，年均增长率为25%。从未来发展看，我国聚氨酯
14、类胶粘剂的应用领域扩展很快，我国是世界上最大的制鞋国，目前虽有相当部分的制鞋企业以氯丁胶作为胶粘剂，但氯丁胶尽管有初粘性好、可冷粘、价格较便宜等优点，但其不耐增塑剂渗透，必须用苯类有毒溶剂等是其致命弱点，使得氯丁胶已经不适应制鞋工业的发展要求，国外的趋势是逐渐被聚氨酯胶粘剂所代替，欧美等发达国家80%90%的鞋用胶已经被聚氨酯类胶粘剂占领，国内也呈现这种趋势。近年来，东北、华北和华中等内地的鞋厂也开始使用，并有不断扩大的势头。另外，聚氨酯胶在建筑、高速公路、飞机跑道嵌缝材料、高层建筑玻璃密封材料等方面的应用也在不断增长。涂料 醋酸乙酯主要用于高档溶剂型涂料，如聚氨酯涂料、环氧树脂涂料、丙烯酸酯
15、涂料、乙烯基涂料等。我国的醋酸酯涂料是20世纪90年代以后才迅速发展起来的，不仅增长速度快，并且在涂料总产量中所占的比例也不断上升。2000年聚氨酯涂料产量达到8.2万t（固含量以上），已经成为国内重要的涂料品种。此外，环氧树脂涂料、丙烯酸酯等涂料也消费一些醋酸乙酯，但与发达国家相比，国内醋酸乙酯在涂料方面的应用还比较落后。从发达国家的消费情况来看，醋酸乙酯在涂料中作为溶剂应用已经相当广泛，如美国市场醋酸乙酯在涂料中的消耗占60%以上，而我国仅占18%。近年来，我国涂料行业迅猛发展，许多国外著名的涂料生产商采取独资或合资的方式在我国建厂生产高档涂料。随着我国经济高速发展，尤其是建筑和汽车业快速发展，对高档涂料需求日益增加，将极大促进对醋酸乙酯的需求。1.2国、内外产业状况1.2.2国外生产状况及发展动向近年来， 世界乙酸乙酯的生产能力不断增加。2001 年全球乙酸
