化学反应工程课程设计反应器

化学反应工程 课 程 设 计

题 目 名 称 乙酸乙酯的反应器设计

课 程 名 称 化学反应工程课程设计 学 生 姓 名 学 号

李兴洪 201313413120 陈发佳 201313413121 余仕刚 201313413118 袁映钦 201313413123 白进利 201313413139

年 级 专 业 13级化学工程与工艺 指 导 教 师 陈菓

2015 年 12月 20 日

目 录

一、设计任务书…………………………………………………………1 二、概述…………………………………………………………………4 三、工艺设计计算……………………………………………………....5

1．设计依据……………………………………………………..5 2. 设计方案……………………………………

化学反应工程 课 程 设 计

题 目 名 称 乙酸乙酯的反应器设计

课 程 名 称 化学反应工程课程设计 学 生 姓 名 学 号

李兴洪 201313413120 陈发佳 201313413121 余仕刚 201313413118 袁映钦 201313413123 白进利 201313413139

年 级 专 业 13级化学工程与工艺 指 导 教 师 陈菓

2015 年 12月 20 日

目 录

一、设计任务书…………………………………………………………1 二、概述…………………………………………………………………4 三、工艺设计计算……………………………………………………....5

1．设计依据……………………………………………………..5 2. 设计方案……………………………………

[键入文档标题] 反应工程课程设计

一．设计方案简介

1.1 硫酸的性质

硫酸是三氧化硫（SO3）和水（H2O）化合而成。化学上一般把一个分子的三氧化硫与一个分子的水相结合的物质称为无水硫酸。无水硫酸就是指100%的硫酸，又称纯硫酸。纯硫酸一般为无色透明的油状液体，分子量为98.08。硫酸分为发烟硫酸、浓硫酸和稀硫酸，硫酸中不含水而存在游离S03时成为发烟硫酸，当硫酸水溶液中硫酸质量百分数≥75%的硫酸叫做浓硫酸，而把硫酸质量百分数在75%以下的硫酸水溶液叫做稀硫酸【1】。

硫酸是强酸之一，具有酸的通性，但浓硫酸有其特殊的性质。具有相对密度大、沸点高、液面上水蒸气的平衡分压极低等物理特性和吸水性、脱水性和强氧化性等化学特性［2］。硫酸有很强的吸水性，能吸收气体中的水蒸气，也能吸收液体中的部分水分，从而使气体干燥，溶液发生相应的变化。浓硫酸的脱水性是指其能将部分物质中的氢、氧元素按原子个数比为2：1的比例夺取出来并生成水。质量分数为98.3%的浓硫酸其沸点为338℃,与其它常见的酸相比,沸点较高,是一种难挥发的强酸。硫酸无论是用水稀释还是与其它液体混合，都会放出大量的热。浓硫酸具有强氧化性，不仅能氧化活泼性位于氢以前的金属，而且能氧化部分非金

均相反应器的设计和优化

项目2 反应器设计和 优化

均相反应器的设计和优化

问题： 1 反应器设计的任务是什么？ 2 如何完成反应器的设计任务？ 3 什么是反应器的优化？ 4 如何进行反应器的优化？

2

均相反应器的设计和优化

任务1 间歇操作釜式反应器设计

工作任务： 根据化工产品的生产条件和工艺要求进行间歇操作釜式 反应器的设计。

解决思路： 根据反应特性和工艺要求初步选定反应器类型后，然后计 算出反应器的有效体积，进而算出反应器体积，并根据国家 或行业化工设备标准进行选型。

3

均相反应器的设计和优化

一、反应器中的流体流动模型

流动模型 是对反应器中流体流动与返混状态的描述。反应器中 流体的流动模型是针对连续过程而言的。 理想臵换流动模型 理想流动 模型 理想混合流动模型

特点：返混量为无穷大；反应釜内 物料的各种参数完全一致；存在停 留时间分布。 理想混合的适用条件？

特点：没有返 混，或者返混 量为零；垂直 于流动方向任 一横截面上物 料的所有参数 都相同；而沿 流动方向上连 续变化。 理想臵换的适 用条件？

4

均相反应器的设计和优化

反应器内反应物的浓度变化： 理想混合流动 理想臵换流动

5

均相反应器的设计和优化

返混不是一般意义上的混合，而是专指不同时刻进

化学反应器的分类及特点

秦财德

（中南大学、化学化工学院、化工1002班）

摘要: 反应器的应用始于古代，制造陶器的窑炉就是一种原始的反应器。近代工业中的反应器形式多样。化学反应器，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）装置。本文主要介绍化学反应器的分类和特点

关键词：化学反应器 特点 典型反应

现在的化工反应器在向高精端方向发展，在化工反应中处于主要地位，化学反应器是化学反应的载体,是化工研究、生产的基础,是决定化学反应好坏的重要因素之一,因此反应器的设计、选型是十分重要的。 反应器的种类很多，设计和选型很重要，座椅应该按照实际情况来设计制造。

一．釜式反应器

（一）反应器的简介

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）装置。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，可在反应器壁处设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。

（二）反应器的特点

反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器出口物料的浓度和温度。物料质点在反应器内停留时

2.3 反应器的设计计算

反应器的机械设计遵照AS1210（无明火压力容器）标准。反应器将由低合金铬钢制成，用矿渣棉保温，由圆柱裙座和水泥地基支撑。 2.3.1 列管数的计算

本设计采用的列管规格为φ32?3.5mm，长度为3米，催化剂堆积高度为2.8米，催化剂的类型为:五氧化二钒和二氧化钛,载体为6mm瓷球，支撑方式为金属丝网和夹环[18]。

根据《化工设计项目设计手册》可知，类列管的烃负荷为340g/（管*h）。 根据物料衡算可知烃进料为6622Kg/h 则所需的列管数为：6622/0.34=19476.5根 即需要列管19480

列管以正三角形排列,管心距为40mm 根据公式： NT=3a(a+1)+1

NT----排列在六边形内的列管数 a------六边形的层数 设 a=78 NT =3×78×(78＋1)＋1=18487

设每个弓形排列列管数为172根，则弓形部分列管排列数为： 172×6=1032根；

总计：18487+1032=19519根，但因为反应器中间部位的三圈管子作为支撑，并不进行反应，所以在进行排列时要减去这三圈管数，

化学反应工程-

第三章 均相非理想流动反应器

化学反应工程-

3.1概 述

PFR：流动型式→平推流→流体质点具有相 同的停留时间。 CSTR：流动型式→全混→流体质点具有不 同的停留时间。 实际的反应器往往介于两者之间，存在一定 返混，即是非理想流动。

化学反应工程-

返混对反应过程的影响：

化学反应工程-

说明： 物料在停留时间t1时，A组分浓度为CA1，反应速率为r1； 物料在停留时间t2时，A组分浓度为CA2，反应速率为r2。 若在某一瞬间，t1的物料和t2的物料发生混合（返混）， 混合后的物料反应速率r平均 与不混时的反应速率均值

1 r1 r2 2

是不同的。

化学反应工程-

3.2 停留时间分布（RTD） 度量返混程度最简单而且最有效的方法是确定物料在 反应器中的停留时间分布规律。

3.2.1停留时间分布函数

一、停留时间分布的密度函数 E t

化学反应工程-

定义：在定常态下的连续流动系统中，在某一瞬间 t 0

时，流入反应器中的流体M Kg（作了标记的示踪物）； （下面看反应器的出口）在反应中出口流体中，当时刻为t 时，在时间 t ~ t dt 之间，流出的流体质点（示踪物）

的质量为 dM ，这时的分布

dM E t Mdt

dM

化学反应工程-

第三章 均相非理想流动反应器

化学反应工程-

3.1概 述

PFR：流动型式→平推流→流体质点具有相 同的停留时间。 CSTR：流动型式→全混→流体质点具有不 同的停留时间。 实际的反应器往往介于两者之间，存在一定 返混，即是非理想流动。

化学反应工程-

返混对反应过程的影响：

化学反应工程-

说明： 物料在停留时间t1时，A组分浓度为CA1，反应速率为r1； 物料在停留时间t2时，A组分浓度为CA2，反应速率为r2。 若在某一瞬间，t1的物料和t2的物料发生混合（返混）， 混合后的物料反应速率r平均 与不混时的反应速率均值

1 r1 r2 2

是不同的。

化学反应工程-

3.2 停留时间分布（RTD） 度量返混程度最简单而且最有效的方法是确定物料在 反应器中的停留时间分布规律。

3.2.1停留时间分布函数

一、停留时间分布的密度函数 E t

化学反应工程-

定义：在定常态下的连续流动系统中，在某一瞬间 t 0

时，流入反应器中的流体M Kg（作了标记的示踪物）； （下面看反应器的出口）在反应中出口流体中，当时刻为t 时，在时间 t ~ t dt 之间，流出的流体质点（示踪物）

的质量为 dM ，这时的分布

dM E t Mdt

dM

本 科 毕 业 设 计 (论 文)

管式反应器设计

Design of Tubular Reactor

学 院： 机械工程学院 专业班级： 过程装备与控制工程 学生姓名： 学 号： 指导教师：

2013年 6月

毕业设计（论文）中文摘要

管式反应器设计 摘 要：这篇论文主要介绍管式反应器机械计算等相关的设计过程。本毕业设计中，通过对该设备设计的相关的国家标准和行业标准的学习，独立的设计了管式反应器。管式反应器一种呈管状、长径比很大的连续操作反应器。管式反应器是一种适用于强放热反应的反应设备。设计的内容主要是：根据给出的工艺参数选择合适的结构类型，然后根据已经选定的型式按照国家标准和行业标准对设备的换热管、折流板、定距管、管箱等零部件进行设计，该设备主要由筒体、管箱、支座、换热管、折流板、管板及接管、法兰等组成。通过对该管式反应器的设计，进而熟悉和了解化工设备设计的一般方法和步骤，熟悉和了解化工设备相关设计标准

水处理用声化学反应器研究进展

朱昌平;何世传;单鸣雷;冯若;许坚毅

【期刊名称】《应用声学》

【年(卷),期】2005(024)003

【摘要】介绍了在水处理中采用的液哨式、清洗槽式、变幅杆式、杯式、平行板、管型等声化学反应器的研究进展和应用现状.指出要在实际水处理工程中采用超声技术,必须尽快开展高效、大批量处理或流水式连续运行的声学反应器的基础研究与应用开发.

【总页数】4页(197-200)

【关键词】水处理;声化学;反应器;超声技术

【作者】朱昌平;何世传;单鸣雷;冯若;许坚毅

【作者单位】河海大学计算机及信息工程学院,常州,213022;南京大学近代声学国家重点实验室,南京,210093;河海大学计算机及信息工程学院,常州,213022;河海大学计算机及信息工程学院,常州,213022;南京大学近代声学国家重点实验室,南京,210093;河海大学计算机及信息工程学院,常州,213022;南京大学近代声学国家重点实验室,南京,210093

【正文语种】中文

【中图分类】O644.3

【相关文献】

1.声化学反应器基础理论的研究进展 [J], 刘岩; 师存杰

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3.水处理中多相光催化反应器的研究进展 [J], 刘