精细化学工程课程设计设计题目：酸性红B设计者：专业：化学工程与工艺（精细化工）指导教师：设计日期：2012.5.18——2012.6.18设计任务书一、设计题目：酸性红B二、设计任务与操作条件：1、生产能力：600ton/year2、设备形式：搅拌反应釜3、操作条件：每年按300d计，进行间歇生产。
4、主要原料及其规格：1）1-萘胺-4-磺酸钠外观灰白色结晶含量≥72%1-萘胺含量≤0.04%2）1-萘酚-4-磺酸钠（HG 2-811-75）外观白色浅黄色膏状物含量≥35%萘胺-4-磺酸含量（以100%1-萘酚4-磺酸计）≤1.2%二氧化硫含量（以100%1-萘酚4-磺酸计）≤0.3%5、产品规格：（ＧＢ／Ｔ１６４２－８２）外观暗红色均匀粉末色光与标准品近似强度为标准品的（１００±３）分水分含量≤５％水不溶物≤０．５细度（通过80目筛残余物含量）≤5%在羊毛上的染色坚牢度符合标准品6、流程说明：再重氮化釜内加水，升温至50℃，加入1-萘胺-4-磺酸钠，使其溶解，加入31%的盐酸溶液，有乳白色结晶析出，冷至10℃，加入30%亚硝酸钠溶液，加料温度控制在25 ℃以下，使淀粉碘化钾使之成微蓝色，保持一小时。
将上述重氮液过滤，滤液吸至酸洗釜，加入硫酸，温度5℃左右，然后取样分析，为重氮盐析出为酸洗终点。
在偶合釜中依次加入水、碳酸钠、1-萘酚-4-磺酸，搅拌，使其全溶，冷至15℃，于2小时内缓慢加入上述重氮液，加料温度不超过25℃，加毕，测定pH 为8.5，搅拌30分钟。
以H酸作斑点渗圈试验，至重氮盐消失为终点，此时1-萘酚-4-磺酸应微过量，（以对硝基苯按重氮盐做斑点渗圈试验）。
再继续搅拌3小时，升温至65~70℃。
按估算体积的23%加盐盐析，过滤，滤饼干燥，保准化后得到酸性红B染料成品。
三、设计项目：对酸性红B的生产工艺进行物料衡算，热量衡算及选择适宜的搅拌釜。
目录一、生产周期 (4)二、物料衡算 (4)2.1重氮釜 (4)2.2酸析釜 (5)2.3偶合釜 (5)三、热量衡算 (8)3. 1重氮釜 (8)3. 2酸析釜 (8)3. 3偶合釜 (9)3.4热量核算数据汇总表 (10)四、反应器设计 (10)4.1反应釜釜体设计及选型 (10)4.1.1筒体和封头型式 (10)4.1.2反应釜容积 (10)4.1.3筒体和封头直径 (11)4.1.4筒体高度 (11)4.1.5夹套直径 (11)4.1.6夹套高度 (11)4.2搅拌器设计 (11)4.2.1搅拌器 (11)4.2.2搅拌器选型 (12)4.2.3搅拌器轴功率的计算 (12)4.2.4轴径的计算 (13)4.3传动装置的设计 (13)4.3.1电动机的选型 (13)4.3.2减速机的选型 (13)4.3.3机座的选型 (13)4.3.4底座的设计 (14)4.4 其他装置及配件设计 (14)4.4.1反应釜的轴封装置 (14)4.4.2法兰的选取 (14)4.4.3釜体的开孔 (14)4.4.4进料口与出料口 (14)4.4.5人孔 (14)五、数据一览表 (15)六、设备图 (16)七、设计心得 (16)八、参考文献 (16)一、生产周期本设计生产周期如下表所示：∴每天可生产2批次产品。
又∵酸性红B生产能力为600吨/每年。
（每年按300天计算）∴每批次生产1吨。
二、物料衡算2.1 重氮化釜SO3NaNH2＋2HCl＋NaNO2——→SO3NaH3NClN＋NaCl＋2H2O（ 1 ）245 36.5 69 292.5 58.5 18根据消耗定额投入1-萘胺-4-磺酸钠量为：340/0.72=472.72㎏投入盐酸的量为：450㎏消耗为：340/245³0.9³73=91.2㎏投入亚硝酸钠的量为：108㎏消耗：340/245³0.9³69=86.2㎏生成的重氮盐的量：340/245³0.9³292.5=365.7㎏生成的NaCl的量为：340/245³0.9³58.5=73.0生成水的量为：340/245³0.9³36=45.0㎏表二重氮化釜物料衡算SO3NaH3NClN＋H2SO4→NH 34OSHNH＋HCl （ 2 ）292.5 98 354 36.5经过滤，待反应液中有重氮盐和废液共存，其中废液量为498.6kg，重氮盐量为365.7㎏。
重氮盐的消耗量为：365.7³0.9=329.1㎏硫酸的投入量为：158㎏消耗量为：365.7/292.5³0.9³98=110.2㎏生成重氮化硫酸盐：365.7/292.5³0.9³354=397.9㎏生成HCl量：365.7/292.5³0.9³36.5=41.0㎏合计41.0+48.3=89.3㎏表三酸析釜物料衡算2.3偶合釜NH34OSHNH+ SO3Na→354 246NaO3SNOHNaO3S＋H2SO4 （ 3 ）502 98重氮化硫酸盐消耗：397.9³0.9=358.1㎏1-萘酚-4-磺酸投入320/0.7=457.1消耗397.9/345³0.9³246=248.9㎏生成酸性红B397.9/345³0.9³502=507.8㎏生成硫酸397.9/345³0.9³98=97.1㎏消耗Na2CO3397.9/345³0.9³106=107.2㎏生成NaHCO3397.9/345³0.9³86³2=169.9㎏生成Na2SO4397.9/345³0.9³142=143.6㎏表四偶合釜物料衡算三、热量衡算3.1 重氮釜SO3Na2＋2HCl＋NaNO2→SO3Na H3NClN＋NaCl＋2H2O因物料及反应均在25℃下，故△H p＝01-萘胺-4-硫酸钠分子式为C10H8O3SNNa n＝51qө(1-萘胺-4-磺酸钠）＝109.07³51＋27.2－98.0＝5491.77kJ／mol重氮盐的分子式为C10H6O3SN2NaCl n＝67qө（重氮盐）＝109.07³67＋127.7－98.0＝7337.39 kJ／mol△H rө＝5491.77－7337.39＝﹣1845.62kJ／mol△H r＝1000³365.7／292.5³（﹣1845.62）＝﹣1.93³10^9 JQ＝△H p＋△H r＝﹣1.9³10^9 J夹套传热面积∶A＝Q／K△Tm t＝（-1.9910⨯）/（5500⨯1000⨯（24-25）⨯1.5）=2302m3.2 酸析釜SO3NaH3NClN＋H2SO4→NH 34OSHNH＋HCl硫酸Cp＝114.66J／(mol²℃)H p1＝114.66³158／98³(5－25)＝﹣3.697³10^6 J由于反应在25℃下进行，Hp2＝0△H p＝H p1-H p2＝3.697³10^6 Jqө(重氮盐）＝109.07³67＋127.7－98.0＝7337.39 kJ／mol重氮化硫酸盐分子式为C10H7O4S2N2Na n＝49qө(重氮化硫酸盐）＝109.07³49＋127.7－98.0＝5374.13 kJ／mol△H rө＝7337.39－5374.13＝1963.26 KJ／mol△H r＝1000³397.9／354³1963.26＝2.21³10^9 J△Hs＝﹣[17860³12.326／(1.7383＋12.326)－17860³0／(17860＋0)]³4.1868³158／98³1000＝﹣1.057³10 ^8 JQ ＝△H p ＋△H r ＋△H s ＝2.108³10^9 J 夹套传热面积∶A=Q/(K ΔT m t)=（2.108910⨯）/（4800 ⨯1000 ⨯（25-5）⨯0.5）=43.92m3.3偶合釜NH 34OSHNH＋SO 3Na→NaO 3SNOHNaO 3S＋H 2SO 4p ＝2477.027 J ／mol ²℃萘酚-4-磺酸C p ＝188.4＋44.0＋2123.767－14.7 ＝2341.467 J ／mol ²℃酸性红 C p ＝2³188.4＋2³2123.767＋44.0＋16.8－2³14.7 ＝4655.734 J ／mol ²℃H 2SO 4 C p ＝114.66J ／mol ²℃由于25℃进料，且以25℃为基准，H p1＝0H p2＝(39.8／354³2477.027＋71.1／246³2341.467＋507／502³4655.734)³(65－25)＝2.263³10E5J△H p ＝H p2－H p1＝2.263³10E5Jq c (重氮化硫酸盐）＝109.07³49＋127.7－98.0＝5374.1 kJ ／mol1-萘酚-4-磺酸分子式为C1H7O4SNa n ＝44 q ө(1-萘酚-4-磺酸）＝109.07³44＋14.7－98.0＝4715.78 kJ ／mol酸性红分子式为 C20H12O7S2N2Na n ＝96 q ө(酸性红B)＝109.07³96＋14.7＋127.7－2³98.0＝10417.12 kJ ／mol △H r ө＝5374.13＋4715.78－10417.12＝﹣327.21 kJ ／mol△H r ＝ 1000³507.8／502³（﹣327.21）＝﹣3.310³10^8 J Q ＝△H r ＋△H p ＝﹣3.310³10E8＋2.263³10E5＝﹣3.308³10^8 J夹套传热面积∶A =Q/(K ΔT m t)=(-3.308³810)/(5500³1000³(15-70) ³3)=0.22m3.4 热量衡算数据汇总表四、反应器设计4.1 反应釜釜体设计及选型在化工生产过程中，为化学反应提供反应空间和反应条件的装置，称为反映设备或反应器。
许多化工过程，都是在对原料进行若干物理处理后，再按照一定要求进行化学反应以得到最终产品。