1.基本設計條件的選定
1.1反應溫度的確定
1、生產能力：1400噸硝基苯／年。
2、原料和生產方法：苯含量為 98 %的工業苯，利用非均相混酸硝化法進行硝化反應，反應過程中除了主產物硝基苯以外，還產生了少量的二硝基苯。要求反應結束時硝基苯的收率達 98 %。
設定: 物料的進料溫度為45℃，出口溫度為55℃
夾套中水的進口溫度為-10℃,出口溫度為-5℃
1.2 反應器的選擇
苯的硝化是乙個強放熱反應，而且在以混酸作硝化劑時，混酸中的硫酸被反應生成水稀釋而放出大量熱量。這樣大的熱量如不及時移出，勢必會使反應溫度迅速上公升，不僅會引起多硝化、氧化等副反應，使產品質量變壞，同時還會發生硝酸分解，產生大量紅棕色二氧化氮氣體，汙染周圍環境，嚴重時甚至會發生**事故。因此採取有效的冷卻方式及時移出反應熱是維持一定硝化溫度、保持反應正常進行的重要條件。
此外,本實驗產量較小.因此,選用夾套間歇反應釜。
2. 物料衡算
以晝夜生產能力為基準：
按年開工數為330天計，每晝夜生產硝基苯的量為
化學反應式：
純苯投料量：
所需消耗的工業苯的量：
硝酸理論消耗量：
生成水的量：
在實際生產中每加入500kg工業苯消耗的混酸為2020kg，其中佔59.6%，佔20%，水占20.4%
混酸總量：
混酸中的量：
混酸中的量：
混酸中水的量：
物料總量：
反應後剩下的的量：
反應後水的總量：
廢酸總量：
苯的體積：
混酸的體積：
總進料量：
3. 反應釜體的設計
3.1 反應釜體積的計算
取反應操作時間為6h，每天可以完成4次操作
v總進料量》v出料量，所以反應釜體積
填充係數取
反應釜的體積圓整為4.0
次裝置台數：
安裝台數m取1臺
3.2 反應釜尺寸的計算
反應釜取長徑
反應釜直徑
圓的公稱直徑系列，標準橢圓形封頭取相同的直徑
查封頭附表得： 直邊高，內表面積
筒體高度：當，查表得標準橢圓封頭容積，筒體每1m高得容積
筒體高估算為：
於是=0.38
實際容積為：
4. 攪拌裝置的設計
4.1 攪拌器的選擇
攪拌器的作用使釜內物料混合均勻。攪拌器的型別很多，分為：推進式、槳式、渦輪式、錨式、框式、螺桿式、螺帶式等，攪拌器選型時，主要考慮：
(1)保證從反應器壁或侵入式熱交換裝置到反應混合物能有高的給熱係數。
(2)具有顯著的攪拌效果，特別是對多相反應。
(3)攪拌所消耗的能量應盡可能小
攪拌器結構的確定按標準構型攪拌裝置考慮。
由於本設計中的混合液為不互溶的硝化反應器，常採用徑向渦輪式攪拌器；當攪拌器置於容器中心時攪拌粘度不高的液體時，液體易形成漩渦，為了改善攪拌效果，消除打旋，則在器內擋板。
渦輪式攪拌器直徑小，轉速高，產生迴圈量大。
4.2 攪拌器尺寸的計算
因為選用渦輪式攪拌器，查表可知：
攪拌器的直徑：
攪拌槳葉寬：
葉輪距槽底高度：
槳葉數：6
為了消除可能的打旋現象，強化傳熱和傳質，安裝6塊寬度為（1/10）d，即0.15m的擋板，全擋板條件判斷如下：
由於0.378>0.35,因此符合全擋板條件
4.3 攪拌器的轉速和功率計算
轉速的確定:根據選定的槳式攪拌器來選定，查表可知，物料粘度不是太高，通常轉速在80―120轉/分，則n=2.5轉/分
4.4 電機的功率計算和減速機的選擇
4.4.1電機的功率的計算
根據,有檔板條件下，查表得
4.4.2減速裝置的選擇
目前我國已頒布的標準釜用立式減速機，有擺線齒行星減速機、兩級齒輪減速機、三角皮帶減速機和諧波減速機四種。
釜用立式攪拌機減速機外形及尺寸可查標準hg5-745-747-78
5. 傳熱裝置的設計
5.1 熱量衡算
熱平衡式式中
q1—進料帶入裝置中的熱量，kj
q2—換熱劑（水）傳遞的熱量，kj
q3—化學過程的反應熱與伴隨的溶解蒸發等物理化學過程放出或吸入的熱量的總和，kj
q4—產物從裝置中帶出的熱量，kj
q5—消耗向周圍散失的熱量，kj
q6—裝置向周圍散失的熱量，kj
qr—濃度發生變化熱，kj
qp—化學反應熱，kj
假設（由經驗得知）：q5+q6=15%
基準溫度為45c
則 q1=gicp(t1-t2)=giccp(45-45)=0
熱量平衡式可寫成
5.1.1計算q4
5.1.1.1硝基苯物質cp的計算（用missenard法估算其cp）
其結構式，查基團數值，計算其cp如下：
cp = cpc6h5-+cpno2- = 113+64.9=177.9kj/(k mol c)
5.1.1.2廢酸中的cp
用手冊查得
cphno3 =1.78kj/(kgc)
cph2so4 =1.42kj/(kgc)
cph2o =4.19kj/(kgc)
所以廢酸
所以:5.1.2計算q3（q3=qr+qp）
5.1.2.1計算qr
（其中在條件中可知道苯在硝化是總的熱效應，=-134.0kj/mol)
5.1.2.2 qp的計算
按物料衡算資料進行計算
在25c下：g混酸=11090.69kg
g廢酸=9551.25kg
g硝酸=2172.95kg
qd計算如下：
注：其中， ，
s，n，w分別表示硫酸，硝酸及水在混酸中的百分質量
①所以,同理②③
由蓋斯定律得：
所以5.1.3熱負荷q2計算
每小時熱負荷：
5.2傳熱裝置幾何尺寸的計算
5.2.1夾套的尺寸確定
夾套直徑
裝料係數
夾套高 m
圓整後，夾套高mm
封頭的表面積
1m高內表面積
夾套總傳熱面積f=3.7383+5.66×0.69=7.64m2
5.3 傳熱面積的校核
5.3.1釜側的傳熱膜係數
d—反應釜的直徑， 1800mm
λ—流體的導熱係數，0.36w/（m·k）
n—攪拌轉速，2.50r/s
d—攪拌漿直徑，0.50m
ρ—流體密度， kg/m3
μ，μs—流體及其器壁上的黏度pa·s
因為re>400 有擋板所以查得
j=0.74 a=0.67 b=0.33 c=0.14
因為》400 有擋板所以查表2-8得
j=0.74 a=0.67 b=0.33 c=0.14
5.3.2夾套側冷卻水對流傳熱系數
re>3600時，
d 取u=0.04m/s
取井水rz=0.0002 =62.9
＝＝0.00247
=404.86w/()
5.3.3需要的傳熱面積的a
5.3.4 校核傳熱面積
因為 f=7.64>a=2.56 所以該反應釜可以滿足條件
6.設計引數一覽表
筒體幾何尺寸
計算結果表
7. 後記
本次是氯苯硝化反應生產硝基苯間歇式反應釜的設計，首先要根據反應物的反應程度確定反應器型別，再根據其物性確定攪拌器的型別。反應時先把反應物預熱到45°c，在熱量衡算中就應注意起始溫度，以免出錯。反應釜和攪拌器，封頭等規格要查化工手冊得出。
在最後的傳熱面積校核中，實際的傳熱面積應小於反應所需要傳熱面積，所以需要加上蛇管以加大傳熱面積。經過這次的設計，我們對精細化工反應工程與裝置這門課程有了更深入的了解，對整個設計的思路有了整體的認識，課程設計主要鍛鍊的是我們的獨立思路能力、開拓我們的思維、培養收集、篩選資料的能力，以及鍛鍊動手能力。
8.參考文獻
[1]《有機合成工藝優化》陳榮業著，北京：化學工業出版社，2005.9
[2]《精細有機化工原料及中間體手冊》徐克勳，北京：化學工業出版社，1988.4
[3]化工裝置機械基礎課程設計指導書化學工業出版社蔡紀寧張秋翔編
[4]精細化工過程及裝置化學工業出版社濮存恬等編
[5]化工裝置機械基礎化學工業出版社趙軍等編
[6]化工物性算圖手冊化學工業出版社劉光啟等編
[7.8.9]《精細化工反應過程與裝置》張曉娟，中國石化出版社，2008
[10.11]化工裝置機械基礎大連理工大學出版社刁玉瑋,王立業,喻健良編
9.附圖
焦化粗苯精製催化反應部分
目錄第一章設計說明 1 1.1 反應工段描述 1 第二章設計方法說明 2 2.1 加氫方法選擇 2 2.2加氫工藝說明 5 2.3反應器設計結果 6 2.4 強度校核計算說明 7 第三章裝置說明 9 3.1標準裝置 9 3.2非標裝置 9 第四章過程控制 10 4.1 控制方案描述 10 4.2 裝...
同步反硝化工藝生產性試驗研究
全國城鎮汙水處理廠除磷脫氮及深度處理技術交流大會 集同步硝化反硝化工藝生產性試驗研究 馬勁，張軼凡，軒興歧，烏蘭，鄧紀鵬，郭金芳 天津創業環保集團股份 天津 300381 摘要 介紹了同步硝化反硝化工藝用於城市汙水處理的生產性試驗研究，結果表明，在水力停留時 間為9h，汙泥回流比為100 的條件下，...
苯精製生產流程簡述
苯精製目錄1.1加氫精製部分1 1.1.1原料預分離1 1.1.2反應部分2 1.1.3穩定部分3 1.1.4催化劑硫化和再生4 1.1.5開工 停工條件4 1.2預分餾部分4 1.3萃取蒸餾部分5 1.3.1萃取蒸餾5 1.3.2溶劑 與再生6 1.3.3苯 甲苯精製7 1.3.4苯 甲苯分離7 ...