精细化工反应设备课设模板

沈化大应化大四课设模板

《精细化工反应设备》课程设计

学生姓名：专 业：班 级：指导教师：石照信、孙剑飞、耿秀娟 应用化学

2012年12月1日

沈化大应化大四课设模板

《精细化工反应设备》 课程设计任务书

一 、设计题目

氯苯硝化反应釜工艺设计

二、设计数据及条件

1、生产能力：1500 t /年（第2组），年工作日：300天 2、原料：

（1）、混酸：密度1.74×103 kg/m3，组成：HNO3 (96%)：47%;H2 SO4(98%)：49%;H2 O：4% （2）、氯苯混合料 密度1.14×103 kg/m3 组成：氯苯：92%，硝基氯苯：8% （3）、氯苯的转化率： 96.6%，另硝化反应器出口废酸层中含HNO3 不超过3% （4）、硝化反应热：ΔHr=－31.9Kcal/mol=－133.6KJ/mol （5）、热容:

AAB4、装料系数：0.70

三、要求

1编制一份硝化反应釜设计说明书，主要内容为：

（1）、前言

（2）、生产流程确定和说明 （3）、反应釜的工艺计算 （4）、设备选型 （5）设计结果列表

2 绘制一份带控制点的工艺流程图

沈化大应化大四课设模板

前 言

反应器是化工生产中的关键设备。一般来说，工业生产中的精细有机合成反应，不可能百分百的完成，也不可能只生成一种产物，但是，人们可以通过各种手段加以控制，在尽可能控制反应的前提下，努力提高转化率，减少副反应，可以提高生产的能力，减少能耗。一个好的反应器能保证实现这些要求，并能为操作提供方便。

根据精细化工生产的特点，所采用的反应器也是多样化的，据反应的不同特征，有不同的分类方法，可根据反应器内物料状态，操作方式，结构形式，进行分类。本次设计采用釜式反应器，其特点是结构简单，加工方便，传质传热效率高，温度分布均匀，操作灵活性大，便于控制和改变反应条件，适用于多种产品小批量生产。

工业反应器有间歇，连续，半连续操作方式。本次设计制取硝基氯苯选择连续操作，并且能用理想釜来计算。另外，搅拌在化工生产中的应用非常广泛，精细化工的许多过程都是在有搅拌机构中的釜式反应器中予以实现的，有助于反应。本次设计选择框式的搅拌方法。

釜式反应器大多设有传热装置，满足加热时冷却的需要，传热方式产热结构形式和载体的选择主要取决于所需控制温度，反应传热速率和工艺要求。本次设计选择夹套和蛇管两种传热装置，以满足冷却需要。

沈化大应化大四课设模板

目 录

前言 ................................................................. 错误！未定义书签。 第一章 生产流程的确定和说明 ....................... 错误！未定义书签。 一、 操作方式的选择 ..................................... 错误！未定义书签。 二、 传热夹套的选择 ..................................... 错误！未定义书签。 三、 传热蛇管的选择 ..................................... 错误！未定义书签。 第二章 反应釜的物料衡算 .............................. 错误！未定义书签。 一、 各物质流的衡算 ..................................... 错误！未定义书签。 二、 物料衡算结果表 ..................................... 错误！未定义书签。 第三章 热量衡算 ............................................ 错误！未定义书签。 一、 物料升温所需热量 .................................. 错误！未定义书签。 二、 反应热 ................................................... 错误！未定义书签。 三、 酸液的无限稀释热 .................................. 错误！未定义书签。 四、 热量变化汇总 ......................................... 错误！未定义书签。 第四章 设备的计算与选型 .............................. 错误！未定义书签。 一、 反应釜的选型计算 .................................. 错误！未定义书签。 二、 夹套的计算 ............................................ 错误！未定义书签。 三、 蛇管的计算 ......................................................................... 9

沈化大应化大四课设模板

第五章 设计结果汇总及总结 ......................................................10 一、 设计结果的总结及自我评价 ................. 错误！未定义书签。0

沈化大应化大四课设模板

第一章 生产流程的确定和说明

一、操作方式的选择

工业反应器有连续，间歇，半连续操作方式。本次设计选择连续式操作，连续操作多属于定态操作，此时，反应器内任何部分的物系参数，如浓度，温度等均不随时间改变。但却随位置改变。另外，连续操作具有产品质量稳定，劳动生产率高，易实现机械化和自动化等有点。这些都是间歇操作无法与之相比的。

二、夹套选择

本次传热速率和载热体的要求均较高，压力低于600kpa，可选用夹套传热。本次设计用夹套作冷凝器，其传热系数为180kcal·m-2·h-1·K-1。

三、蛇管选择

因为所需的夹套传热，其热量不能被完全散去，所以同时选用蛇管辅助夹套进行散热，。根据反应条件和反应物的性质选取，管内流体为盐水，传热系数为520kcal·m-2·h-1·K-1。

沈化大应化大四课设模板

第二章 反应釜的物料衡算

一、各物质流的衡算

（1）、物料衡算图

（2）、物料衡算

1、已知硝基氯苯的年产量为1500吨，则其每小时产量为（一年按300个工作日计算） G0=（1500×1000）/（300×24）=208.33kg·h-1 2、对硝基氯苯作相关衡算 出料量=进料量+反应生成量

设进料中氯苯混合物的量为G，则进料中含氯苯为0.92G，含硝基氯苯的量为0.08G。

则有

（112.5） （63） （157.5） （18） 设计要求氯苯的转化率为96.6%

则有208.33=0.08G+（0.966×0.92G×157.5）/112.5 可解得G=157.33kg·h-1 故而

（1）、进料中氯苯含量：0.92×157.33=14474kg·h-1 （2）、进料中硝基氯苯含量：0.08×157.33=12.59kg·h-1

沈化大应化大四课设模板

（3）、反应掉的氯苯量：144.74×0.966=139.82kg·h-1 （4）、反应掉的硝酸量：139.82×63/112.5=78.30kg·h-1 （5）、生成水的量：139.82×18/112.5=22.37kg·h-1

（6）、生成硝基氯苯的量：139.82×157.5/112.5=195.75kg·h-1 （7）、剩余氯苯的量：144.74-139.82=4.92kg·h-1

（8）、生成物中硝基氯苯混合物的量：4.92+208.33=213.25kg·h-1

（9）、生成的混合物中硝基氯苯的百分含量：208.33/213.25×100%=97.69% （10）、生成物中（混合体系）氯苯的百分量：4.92/213.25×100%=2.31% 或者1-97.69%=2.31%

备注：最终得到的混合组份由剩余的氯苯和得到的硝基氯苯（包括进料中原有及生成的）组成。

3、对废酸、混酸作物料衡算

设生成的废酸量为G1，原混酸量为G2.

则

G

1=G2+22.37-78.30 G1=118.21kg·h-1 0.47G2=0.03G1+78.30 G …… 此处隐藏：4719字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……