萘磺化生产2-萘磺酸间歇式反应釜的设计班级：化学工程与工艺专业精细化工方向07级一、设计条件1. 生产能力：4500吨2-萘磺酸／年。
2. 原料和生产方法：萘含量为98%的工业萘，以98%的浓硫酸作为磺化剂进行磺化反应。
（生产过程中还有1-萘磺酸产生，认真选好反应条件使萘的转化率高且副产物较少）二、设计说明书的内容1、标题页2、设计任务书3、目录4、设计方案简介对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。
5、反应釜的工艺设计计算物料衡算、工艺参数的选定、设备结构的设计和工艺尺寸的计算。
6、设计结果一览表7、后记及其它（对本设计的评述、对设计过程的总结）8、反应釜的工艺条件图9、参考文献三、设计图要求1、绘制反应釜工艺条件图一张，包括：设备图形、设备技术特性、设备组成一览表和标题栏。
四、设计时注意事项1、对相关的数据进行正确的计算和校核；2、需查获资料的数据必须精确可靠；3、读图正确，构想主体模型；4、对构件的形式进行合理的选择；5、制图时比例适当，数据精确，符合要求。
目录1. 基本设计条件的确定------------------------------------------2. 物料衡算---------------------------------------------------3. 反应釜体的设计---------------------------------------------- 3.1 反应釜体积的计算---------------------------------------3.2反应釜尺寸的计算---------------------------------------4. 搅拌装置的设计---------------------------------------------4.1 搅拌器的选择--------------------------------------------4.2 搅拌器尺寸的计算-----------------------------------------4.3 搅拌器的转速和功率计算-----------------------------------4.4 电机的功率计算和减速机的选择------------------------------5. 传热装置的设计----------------------------------------------- 5.1热量衡算------------------------------------------------- 5.2传热装置几何尺寸的计算-------------------------------------5.3传热面积的校核--------------------------------------------6.设计参数一览表-----------------------------------------------7. 后记8.参考文献----------------------------------------------------9.附图--------------------------------------------------------1.基本设计条件的确定本次生产任务以萘含量为98%的工业萘为原料，以98%的浓硫酸作磺化剂，经查阅文献发现，生产中于160~166℃磺化效果较佳。
在生产过程中有1-萘磺酸的生成。
采用加热的方法，可使不稳定的1-萘磺酸水解。
在生产中生产时间为1~1.5小时。
可使反应保持在一个较高的产率。
故设置生产时间为2小时。
保证足够的操作时间，设操作时间为2小时，生产周期为4小时，每天生产16次，以2次为一班，实现三班轮流生产。
2.物料衡算年生产4500吨2-萘磺酸，以萘含量为98%的工业萘，以98%的浓硫酸作为磺化剂进行磺化反应。
酸萘比为1.1∶1,加酸温度为150～160℃,反应温度为160℃,反应2h。
原料萘的转化率为94%，磺化产物为2-萘磺酸与1-萘磺酸，其含量比值为91.7%:8.3%。
作出物料流程简图，确定计算范围。
根据物料流程简图，可确定磺化的工序进行物料衡算。
对间歇生产可确定计算基准为千克/天，则需要计算每天产量及原料投料量。
其磺化反应式如下：G 1 G 2 G 3 G 4 G 5 每天产2-萘磺酸量：34500100013636.4330G kg ⨯==每天投料纯萘量：1128.1813636.410655.2208.250.8380.94G kg ⨯==⨯⨯原料萘量：10655.210872.70.98kg = 杂质：10872.710655.2217.5kg -=磺化物产量：10655.2208.250.9416272.5128.18kg ⨯⨯=2-萘磺酸：16272.50.91714921.9kg ⨯= 1-萘磺酸：16272.50.0831350.6kg ⨯=24H SO 消耗量：10655.20.9498.087663.9128.18kg ⨯⨯=2H O 生成量：10655.20.9418.021408.1128.18kg ⨯⨯=每天所需24H SO ：210655.298.08 1.18968.4128.18G kg =⨯⨯=98%24H SO 投料量：8968.49151.40.98kg = 24H SO 中水量：9151.4-8153.1=183.0kg废酸中24H SO ：8968.4-7663.9=1304.5kg废酸中2H O ：183.0+1408.1=1591.1kg 废酸总质量：1304.5+1591.1=2895.6kg 废酸中24H SO 含量：45% 废酸中2H O 含量：55% 进料萘的体积：310872.79.361162m =进料酸的体积：39151.45.091797.8m =进料总体积：39.36 5.0914.45m += 出料磺化物体积：316272.511.891441m =出料废酸体积：32895.64.78606.4m =出料总体积：311.89 4.7816.67m +=磺化物料衡算表进料出料3. 反应釜体的设计 3.1 反应釜体积的计算根据经验，装料系数一般取0.7～0.8之间，取ϕ=0.8。
进料体积3114.45v F m ='3114.45424 3.00.8v F tm ϕ⨯⨯== 出料体积3216.67v F m ='3216.67424 3.50.8v F t m ϕ⨯⨯== 3.53m >3.03m ,故生产中以出料体积为反应物体积。
使用2个23m 的标准反应釜，作后备系数校核。
22 3.5100%14.2%3.5a V V V δ-⨯-=⨯==后备系数14.2%在10%到20%之间，可作为生产的反应釜。
故使用2个23m的标准反应釜以足够。
3.2 反应釜尺寸的计算查《HGT 3109-2008 钢制机械搅拌容器型式及主要参数》得23m标准反应釜的尺寸如下：公称容积V=23m，φ=1400mm，H=1040mm。
封头选取椭圆型封头DN=1400mm，曲边高度1350h mm=封，直边高度mmh402=封，390h mm=封，22.3005A m=内表面积，3=0.4202V m容积。
4. 搅拌装置的设计4.1 搅拌器的选择在均相液体的混合中，此类体系对搅拌功能要求比较简单，以混合搅动功能为主，搅拌过程的主要控制因素是液体在反应器中的容积循环速率。
湍流流动时最好加挡板。
涡轮式搅拌浆具有较大的局部剪切作用和容积循环速率，所以对此类操作效果比较好。
其中以直叶涡轮浆的前切作用最大，液滴分散程度最大。
当搅拌转速很高时，容易产生漩涡，大大降低了液体内部的混合效果。
为了增加液体的剪切作用，加强搅拌的激烈程度，常在釜体内靠近器壁的地方装上挡板。
挡板的作用是可以避免液体在旋转的搅拌轴中心形成液体凹陷的漩涡现象，增大被搅拌液体的湍动程度，将切线流动转变为轴向和径向流动，改善搅拌效果。
安装了挡板后，在较小的搅拌转速下，就可以达到湍流的状态。
但安装挡板后，流动阻力增加，搅拌功率增加。
本实验选择涡轮式，用六平片式涡轮。
4.2 搅拌器尺寸的计算六平片式涡轮，轮径D/T ＝1/4；叶轮距器底高度DH j =；叶片宽度W=1/10T ；叶片长度L=1/4D ；液深 2.36/0.9832.4H T ==(液深是器径的0.983倍)；挡板数=4；1/10b W T =板宽。
4.3 搅拌器的转速和功率计算搅拌器转速的确定搅拌叶轮的叶端速度 U=4~10m/sD/T=1/S~2/S 、D/W=5~8、转速 10~300r/min 设n=120 根据公式在4~10m/s 范围内搅拌器功率计算 进料混合物的平均密度平均黏度计算由，查《开启式涡轮搅拌器的功率曲线图》其中得又由得校正（1）叶轮直径与器径比（2）叶片宽度叶片数目，叶层深度等与标准相同，无需校核。
故搅拌器的搅拌功率为1149w 。
4.4 电机的功率计算和减速机的选择 4.4.1电机的功率()ηmi i s P q m P P ++=∑1电机P s —稳定条件下，搅拌器在不带附属装置的容器内运转的功率，W ； m i —同一种附件的个数； q i —每一种附件的功率增加率。
P m —填料函内的摩擦消耗功率，其值取决于填料函的结构；η—传动装置的机械效率。
搅拌轴密封所消耗的功率(Pm/KW),密封装置主要有填料密封和机械密封两种形式,当选用填料密封时Pm=10%～15%Pa,选Pm=12%Pa,η的范围为0.8～0.95,取0.80计算。
()ηmi i s P q m P P ++=∑1电机()1.14910.220.110% 1.1490.8⨯++⨯+⨯==2.15 KW4.3.2减速机的选择由计算得出搅拌的公称输出轴转速为n=120r/min ，配电机功率为P=2.15KW ，查文献[1]表4-11，可选用二级齿轮减速机LC75。
5. 传热装置的设计 5.1 热量衡算热量衡算按照能量守恒定律，传热设备的热量衡算由下式计算：654321Q Q Q Q Q Q ++=++Q 1—物料带入设备的热量，kJQ 2—加热剂或者冷却剂传递的热量（加热剂加入热量为“+”，冷却剂吸收热量为“─”），kJQ 3—过程的热效应(放热为“+”，吸热为“─”，与热焓符号正好相反)，kJQ 4—离开设备物料带走的热量，kJ Q 5—设备各部件所消耗的热量，kJ Q 6—设备的热损失，kJ计算设计如下过程：则首先计算为化学反应热，可通过萘和硫酸的磺化反应标准化学反应热求取。