反应釜冷凝器串联示意图

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5000L反应釜，其中叔丁醇1345公斤、加成物3000公斤，脱去反应釜中的溶剂叔丁醇。

叔丁醇汽化潜热=546.3KJ/Kg，5000L反应釜换热面积12.73㎡，蒸汽汽化潜热热(0.3MPa/133℃)=2163KJ/Kg，蒸汽流速选择18m/s，饱和蒸汽密度1.497Kg/m。

蒸发叔丁醇需要热量Q=1345*546.3=734773KJ

蒸汽需求量：m蒸汽=Q/=340Kg，V蒸汽=340/1.497=227m反应釜冷凝器串联示意图

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=227*1.1/(0.02*0.02*3.14*18*3600)=3.07h

每小时蒸发叔丁醇量为1345/3.07=438.4Kg/h

每小时产气量为：V叔丁醇=22.4L/mol*438.4/74.12=132.5m/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=438.4*3.04*(82.8-40)/3.6=15844.75W

冷凝段的热流量为Q2=438.4*546.3/3.6=66527.2W

循环水用量为q=(15844.75+66527.2)/[(40-25)*4200]=1.31Kg/s

冷凝段与冷却段循环水的温度设为t*=15844.75/(1.31*4200)+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=15844.75/100/26.5=5.98㎡（导热系数为100W/(㎡·℃)）

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=66527.2/500/48.65=2.74㎡（导热系数为500W/(㎡·℃)）

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*1000/3.14)2=43mm，进出口选择DN50

热体进气口DN=2*(132.5/3600/10/3.14)-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！