1.1、加成脱溶釜冷凝器及釜相关管径的选择
加成脱溶釜选择L反应釜,其中叔丁醇公斤、加成物公斤,脱去反应釜中的溶剂叔丁醇。
叔丁醇汽化潜热=.3KJ/Kg,L反应釜换热面积12.73㎡,蒸汽汽化潜热热(0.3MPa/℃)=KJ/Kg,蒸汽流速选择18m/s,饱和蒸汽密度1.Kg/m。
蒸发叔丁醇需要热量Q=*.3=KJ
蒸汽需求量:m蒸汽=Q/=Kg,V蒸汽=/1.=m
选择管径DN40的蒸汽管道对反应釜进行加热,热量损失为10%,需要加热时间:
t=*1.1/(0.02*0.02*3.14*18*)=3.07h
每小时蒸发叔丁醇量为/3.07=.4Kg/h
每小时产气量为:V叔丁醇=22.4L/mol*.4/74.12=.5m/h
冷凝器选择一级冷凝器,冷却介质为30℃的水,冷却水出口温度不超过40℃,冷热流体呈逆流流动。采取常压蒸发,冷凝温度为82.8℃,冷却至40℃。叔丁醇的比热容为3.04KJ/(Kg·K)。
冷却段的热流量为Q1=.4*3.04*(82.8-40)/3.6=.75W
冷凝段的热流量为Q2=.4*.3/3.6=.2W
循环水用量为q=(.75+.2)/[(40-25)*]=1.31Kg/s
冷凝段与冷却段循环水的温度设为t*=.75/(1.31*)+25=27.88℃
冷却段的对数平均温差为:△t1=[(82.8-27.88)-(40-25)]/ln[(82.8-27.88)/(40-25)]=30.8℃
冷却段所需传热面积为:A1=.75//26.5=5.98㎡(导热系数为W/(㎡·℃))
冷凝段的对数平均温差为:△t2=[(82.8-27.88)-(82.88-40)]/ln[(82.8-27.88)/(82.88-40)]=48.65℃
冷凝段所需传热面积为:A1=.2//48.65=2.74㎡(导热系数为W/(㎡·℃))
所需总传热面积为A=5.98+2.74=8.72㎡
实际选择传热面积为A实=8.72*1.2=10.46㎡,选择10㎡的列管冷凝器。
冷凝器循环水进口选择DN=2*(1.31*0/3.14)2=43mm,进出口选择DN50
热体进气口DN=2*(.5//10/3.14)-2=71mm,进气口选择DN80
结论:冷凝器选择10㎡的列管冷凝器,循环水进出口为DN50,上汽口为DN80。反应釜蒸汽进口选择DN40,蒸发时间大约为3小时!