間歇反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)計(jì)算

任務(wù)0202

間歇反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目二釜式反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算

《化學(xué)反應(yīng)過(guò)程與設(shè)備》主講教師：張聰煤化工技術(shù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)資源庫(kù)早上9:00鐘的建筑工地上，包工頭交代2位工人說(shuō)：“今天上午11：00之前必須把身后這堆沙子(30m3)搬到100米開(kāi)外的空地處”。工地上可用的推車(chē)有兩種：一種推車(chē)一次能搬運(yùn)0.7m3的沙子，需要費(fèi)時(shí)20min；另外一種推車(chē)一次只能搬運(yùn)0.5m3的沙子，需要費(fèi)時(shí)10min。問(wèn)題是：這兩位工人用哪一種推車(chē)能完成老板的任務(wù)呢？0202-1間歇反應(yīng)釜的體積與數(shù)量的計(jì)算VD

表示每天處理物料的總體積V0

表示反應(yīng)物料每小時(shí)的體積流量τ表示反應(yīng)時(shí)間（生產(chǎn)時(shí)間）-用動(dòng)力學(xué)計(jì)算來(lái)確定，也可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定τ’表示非生產(chǎn)時(shí)間-如裝料卸料清洗等輔助環(huán)節(jié)所用時(shí)間的總和t表示操作周期(t=τ+τ’)–一個(gè)完整周期所用的總時(shí)間φ表示設(shè)備裝料系數(shù)–設(shè)備中物料所占體積與設(shè)備的實(shí)際體積之比0202-1間歇反應(yīng)釜的體積與數(shù)量的計(jì)算操作條件裝料系數(shù)φ不帶攪拌或攪拌緩慢的反應(yīng)釜0.8-0.85帶攪拌的反應(yīng)釜0.7-0.8易起泡沫和在沸騰操作下的設(shè)備0.4-0.6貯槽和計(jì)量操作槽（液面平靜）0.85-0.9設(shè)備內(nèi)物料比較平靜的裝料系數(shù)比較偏大；若設(shè)備內(nèi)物料比較活躍，液面起伏比較大裝料系數(shù)就偏小。0202-1間歇反應(yīng)釜的體積與數(shù)量的計(jì)算1.求操作總批次α2.每個(gè)設(shè)備每天能操作的批數(shù)β3.得出結(jié)果n’(需要用的設(shè)備個(gè)數(shù))-整數(shù)或者小數(shù)-進(jìn)行圓整為nα=24V0/VR=24V0/Vφ每小時(shí)體積流量設(shè)備總體積設(shè)備裝料系數(shù)設(shè)備有效體積β=24/t=24/(τ+τ’)一個(gè)完整的操作周期所用的時(shí)間每天24小時(shí)n’=α/β=V0(τ+τ’)/φVn≧n’后備系數(shù)δ=n/n’×100%≧11.1-1.15之間較合適情況1已知：任務(wù)量（V0）&操作周期（t）求設(shè)備個(gè)數(shù)n0202-1間歇反應(yīng)釜的體積與數(shù)量的計(jì)算沒(méi)有現(xiàn)成的設(shè)備沒(méi)有設(shè)備的大小沒(méi)有設(shè)備的個(gè)數(shù)設(shè)備的個(gè)數(shù)設(shè)備的大小情況20202-1間歇反應(yīng)釜的體積與數(shù)量的計(jì)算1.求出需要設(shè)備的總?cè)莘eV總2.求得設(shè)備總?cè)莘e后，查設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，從而確定單個(gè)設(shè)備的體積V和設(shè)備個(gè)數(shù)nnV=VR總/φ=V0(τ+τ’)/φ情況2OR?0202-1間歇反應(yīng)釜的體積與數(shù)量的計(jì)算可以忽略物質(zhì)傳遞對(duì)反應(yīng)的影響無(wú)需考慮熱量傳遞問(wèn)題物料具有相同的反應(yīng)時(shí)間非定態(tài)過(guò)程間歇釜的特點(diǎn)0202-2間歇釜反應(yīng)時(shí)間與轉(zhuǎn)化率的計(jì)算物料守恒物料衡算積累量=進(jìn)入量-離開(kāi)量-反應(yīng)量1.物料衡算三個(gè)簡(jiǎn)化：微元體積取R；微元時(shí)間用dτ表示；間歇操作的進(jìn)料出料為00202-2間歇釜反應(yīng)時(shí)間與轉(zhuǎn)化率的計(jì)算解析法間歇過(guò)程如果保持相同的動(dòng)力學(xué)特性，間歇過(guò)程可以直接放大，從小試到中試再到工業(yè)級(jí)的生產(chǎn)。0202-2間歇釜反應(yīng)時(shí)間與轉(zhuǎn)化率的計(jì)算積分結(jié)果0202-2間歇釜反應(yīng)時(shí)間與轉(zhuǎn)化率的計(jì)算圖解法適用于-rA比較復(fù)雜的情況；更直觀。畫(huà)圖0202-2間歇釜反應(yīng)時(shí)間與轉(zhuǎn)化率的計(jì)算適用于任何間歇反應(yīng)過(guò)程（恒溫/非恒溫）解析法圖解法0202-2間歇釜反應(yīng)時(shí)間與轉(zhuǎn)化率的計(jì)算

乙酸丁酯的生產(chǎn)工藝流程框圖乙酸丁醇酯化反應(yīng)中和、水洗脫醇精制產(chǎn)品催化劑兩個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器同時(shí)在進(jìn)行反應(yīng)三個(gè)設(shè)備共同完成中和、水洗操作一個(gè)精餾塔進(jìn)行脫醇精制兩個(gè)小時(shí)30分鐘兩個(gè)小時(shí)各工序之間如何進(jìn)行搭配才能夠做到一環(huán)扣一環(huán)，各工序之間銜接緊密呢？0202-3間歇操作設(shè)備之間的平衡

乙酸丁酯的生產(chǎn)工藝流程框圖乙酸丁醇酯化反應(yīng)中和、水洗脫醇精制產(chǎn)品催化劑兩個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器同時(shí)在進(jìn)行反應(yīng)三個(gè)設(shè)備共同完成中和、水洗操作一個(gè)精餾塔進(jìn)行脫醇精制兩個(gè)小時(shí)30分鐘兩個(gè)小時(shí)各工序之間如何進(jìn)行搭配才能夠做到一環(huán)扣一環(huán)，各工序之間銜接緊密呢？當(dāng)產(chǎn)品由多道工序，經(jīng)由間歇釜反應(yīng)制得時(shí)，會(huì)出現(xiàn)設(shè)備之間的平衡問(wèn)題。不能接收來(lái)料不能出料0202-3間歇操作設(shè)備之間的平衡怎么做才能使間歇釜反應(yīng)操作達(dá)到平衡呢？它的平衡條件是什么？各道工序每天操作的批次α值相同批次1批次2負(fù)責(zé)人1負(fù)責(zé)人2追溯方便生產(chǎn)的組織管理和藥品的質(zhì)量檢驗(yàn)，管理部門(mén)要求不同批號(hào)的物料是不能相混合的。1.確定主要反應(yīng)工序的設(shè)備體積，數(shù)量及每天操作的批次2.因?yàn)榇我ば虻摩林?主要的工序α值，反推確定其他各工序的設(shè)備的體積和數(shù)量0202-3間歇操作設(shè)備之間的平衡與外界進(jìn)行熱交換反應(yīng)放出或吸收的熱量維持溫度的平衡2-巰基苯并噻唑（橡膠品硫化促進(jìn)劑DM的中間產(chǎn)品）多硫化鈉鄰硝基氯苯二硫化碳>90℃，反應(yīng)啟動(dòng)>128℃，連鎖裝置啟動(dòng)，反應(yīng)停止溫度該如何維持？強(qiáng)放熱縮合0202-4間歇反應(yīng)釜放熱規(guī)律2-巰基苯并噻唑（橡膠品硫化促進(jìn)劑DM的中間產(chǎn)品）多硫化鈉鄰硝基氯苯二硫化碳強(qiáng)放熱縮合>90℃，反應(yīng)啟動(dòng)釜溫反應(yīng)熱積累蛇管原料產(chǎn)品原料濃度反應(yīng)速率放熱量冷卻水反應(yīng)生成通入冷卻水移走反應(yīng)熱換熱面積按照平均放熱量來(lái)計(jì)算？應(yīng)按照初始放熱量來(lái)計(jì)算0202-4間歇反應(yīng)釜放熱規(guī)律>90℃，反應(yīng)啟動(dòng)釜溫反應(yīng)熱積累蛇管通入冷卻水原料產(chǎn)品原料濃度反應(yīng)速率放熱量反應(yīng)生成移走反應(yīng)熱換熱面積按照平均放熱量來(lái)計(jì)算？應(yīng)按照初始放熱量來(lái)計(jì)算初始反應(yīng)反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)高最快最大換熱面積最大若按照平均放熱量計(jì)算雖然總的過(guò)程來(lái)講可以滿(mǎn)足換熱的需要，但是無(wú)法滿(mǎn)足反應(yīng)初始階段的換熱需要。初