年產(chǎn)5000t乙酸乙酯釜式反應(yīng)器設(shè)計(jì)

1、反應(yīng)工程課程設(shè)計(jì)前言反應(yīng)工程課程設(shè)計(jì)是化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)和反應(yīng)工程課程教學(xué)中綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，是學(xué)生體察工程實(shí)際問(wèn)題復(fù)雜性，學(xué)習(xí)初次嘗試反應(yīng)釜機(jī)械設(shè)計(jì)?；ぴO(shè)計(jì)不同于平時(shí)的作業(yè)，在設(shè)計(jì)中需要同學(xué)獨(dú)立自主的解決所遇到的問(wèn)題、自己做出決策，根據(jù)老師給定的設(shè)計(jì)要求自己選擇方案、查取數(shù)據(jù)、進(jìn)行過(guò)程和設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算，并要對(duì)自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過(guò)反復(fù)的比較分析，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計(jì)。反應(yīng)工程是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在教師指導(dǎo)下，通過(guò)裸程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立地運(yùn)用所學(xué)到的基本理論并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的知識(shí)，綜合地分析和解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力。因此，當(dāng)

2、學(xué)生首次完成該課程設(shè)計(jì)后，應(yīng)達(dá)到一下幾個(gè)目的：1、 熟練掌握查閱文獻(xiàn)資料、收集相關(guān)數(shù)據(jù)、正確選擇公式，當(dāng)缺乏必要的數(shù)據(jù)時(shí)，尚需要自己通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定或到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際查定。2、 在兼顧技術(shù)先進(jìn)性、可行性、經(jīng)濟(jì)合理的前提下，綜合分析設(shè)計(jì)任務(wù)要求，確定化工工藝流程，進(jìn)行設(shè)備選型，并提出保證過(guò)程正常、安全可行所需的檢測(cè)和計(jì)量參數(shù)，同時(shí)還要考慮改善勞動(dòng)條件和環(huán)境保護(hù)的有效措施。3、 準(zhǔn)確而迅速的進(jìn)行過(guò)程計(jì)算及主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算及選型。4、 用精煉的語(yǔ)言、簡(jiǎn)潔的文字、清晰地圖表來(lái)表達(dá)自己的設(shè)計(jì)思想和計(jì)算結(jié)果?；ぴO(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)很繁瑣的設(shè)計(jì)工作，而且在設(shè)計(jì)中除了要考慮經(jīng)濟(jì)因素外，環(huán)保也是一項(xiàng)

3、不得不考慮的問(wèn)題。除此之外，還要考慮諸多的政策、法規(guī)，因此在課程設(shè)計(jì)中要有耐心，注意多專業(yè)、多學(xué)科的綜合和相互協(xié)調(diào)。1 設(shè)計(jì)任務(wù)及條件1.1設(shè)計(jì)任務(wù)及條件乙酸乙酯酯化反應(yīng)的化學(xué)式為：CH3COOH+C2H5OH=CH3COOC2H5+H2OA B R S1、 原料中反應(yīng)組分的質(zhì)量比為：A：B：S=1：2：1.35，反應(yīng)液的密度為1020Kg/m3，并假定在反應(yīng)過(guò)程中不變。生產(chǎn)時(shí)間：連續(xù)生產(chǎn)8000小時(shí)/年，間隙生產(chǎn)6000小時(shí)/年。反應(yīng)在100下等溫操作，其反應(yīng)速率方程如下rR=k1(CACBCRCS/K) 1100時(shí)，k1=4.76×L/(mol·min),平衡常數(shù)K=2

4、.92。乙酸的轉(zhuǎn)化率XA=0.39，反應(yīng)器的填充系數(shù)f=0.8，為此反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)反應(yīng)器。2工藝設(shè)計(jì)2.1原料的處理量按間歇生產(chǎn)計(jì)算 根據(jù)乙酸乙酯的產(chǎn)量可計(jì)算出每小時(shí)的乙酸用量為（物料損耗5%） Q=4690X103/(88X6000X0.39X0.95)=23.975kmol/h所以單位時(shí)間處理量為Q1Q1=(23.975X60X4.35)/1020=6.135m3/h硫酸用量為總流量的1% Q0= Q1/0.99=6.197 m3/h原料液起始濃度CA0=23.975/6.197=3.869 mol/L乙醇和水的起始濃度CB0=3.869x60x2/46=10.093 mol/LCS0=3.

5、869x60x1.35/18=17.411 mol/L將速率方程變成轉(zhuǎn)化率的函數(shù)其中a=cB0cA0=2.609b=-(1+cB0cA0+cS0KcA0)=-5.15c=1-1/K=0.6575=4.8475反應(yīng)時(shí)間=1/(4.74x10-4x3.869x4.8475)xln(-5.15+4.8475)x0.39+2x2.609)/ (-5.15-4.8475)x0.39+2x2.609)=152.12 min反應(yīng)體積Vr=Q0(t0+t)=6.197x(152.12/60+0.5)=18.81m3實(shí)際體積V= Vr/f=18.81/0.8=23.513 m3按連續(xù)生產(chǎn)計(jì)算 根據(jù)乙酸乙酯的產(chǎn)量

6、可計(jì)算出每小時(shí)的乙酸用量為 Q=4690x103/(0.95x88x8000x0.39)=17.981 kmol/h原料組成 A：B:S=1:2:1.35所以單位時(shí)間處理量為Q1Q1=17.981x60x4.35/1020=4.601m3/h硫酸用量為總流量的1%，所以 Q0= Q1/0.99=4.647 m3/h原料液起始濃度CA0=17.981/4.647= 3.868mol/L乙醇和水的起始濃度CB0=3.868×60×246=10.091mol/LCS0=3.868×60×1.3518=17.406 mol/L將速率方程變成轉(zhuǎn)化率的函數(shù)a=cB0

7、cA0=2.61b=-(1+cB0cA0+cS0KcA0)= -5.15c=1-1/K=0.6575反應(yīng)體積Vr=Q0×cA0×XArArA=4.76×(2.61-5.15×0.37+0.6575×0.372)×3.8682×10-4 =5.658×10-3 mol/(L min)3.=0.339 kmol/(m3 h)Vr=4.778×3.868×0.370.339=20.17m3設(shè)計(jì)方案比較(1) 乙醇脫氫法 采用銅基催化劑使乙醇脫氫生成粗乙酸乙酯，經(jīng)高低壓蒸餾除去共沸物，得到純度為99.8

8、%以上乙酸乙酯。 2 CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+ H2(2) 乙烯加成法 在以附載在二氧化硅等載體上的雜多酸金屬鹽或雜多酸為催化劑的存在下，乙烯氣相水合后與氣化乙酸直接酯化生成乙酸乙酯。 CH2 CH2+ CH3COOHCH3COOCH2CH3 該反應(yīng)乙酸的單程轉(zhuǎn)化率為66%，以乙烯計(jì)乙酸乙酯的選擇性為94%。Rhone-Poulenc 、昭和電工和BP等跨國(guó)公司都開(kāi)發(fā)了該生產(chǎn)工藝。傳統(tǒng)的醋酸酯化法工藝在國(guó)外被逐步淘汰, 而大規(guī)模生產(chǎn)裝置主要采用乙醛縮合法、乙醇脫氫法和醋酸/ 乙烯加成法,其中新建裝置多采用醋酸/ 乙烯加成法。我國(guó)醋酸乙酯則主要采用醋酸酯化法進(jìn)行生產(chǎn)。綜上所述：

9、鑒于我國(guó)在乙酸乙酯的合成技術(shù)與國(guó)際水平相比相對(duì)落后，運(yùn)用乙醛縮合法、乙烯加成法、乙醛縮合法等方法合成乙酸乙酯的技術(shù)還不是很成熟，而且本次設(shè)計(jì)的年產(chǎn)量不是很大，轉(zhuǎn)化率只有37%，要求不是很高。所以，選用酯化法合成工藝即可滿足設(shè)計(jì)要求，也符合我國(guó)國(guó)情。 (3) 乙醛縮合法 在催化劑乙醇鋁的存在下，兩個(gè)分子的乙醛自動(dòng)氧化和縮合，重排形成一分子的乙酸乙酯。2CH3CHOCH3COOCH2CH3該方法20世紀(jì)70年代在歐美、日本等地已形成了大規(guī)模的生產(chǎn)裝置，在生產(chǎn)本和環(huán)境保護(hù)等方面都有著明顯的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)間歇式和連續(xù)式的對(duì)比，間歇生產(chǎn)的反應(yīng)體積18.81m3，連續(xù)的反應(yīng)體積為20.17 m3還有處理量也不

10、是很大，生產(chǎn)量也不是很大所以選間歇式比較合算，并以此設(shè)計(jì)工藝流程及設(shè)備。物料衡算根據(jù)乙酸的每小時(shí)進(jìn)料量為23.975kmol/h，在根據(jù)它的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)物的初始質(zhì)量比算出各種物質(zhì)的進(jìn)料和出料量，具體結(jié)果如下表：3.3能量衡算3.3.1熱量衡算總式式中：進(jìn)入反應(yīng)器無(wú)聊的能量， ：化學(xué)反應(yīng)熱，：供給或移走的熱量，有外界向系統(tǒng)供熱為正，有系統(tǒng)向外界移去熱量為負(fù)，：離開(kāi)反應(yīng)器物料的熱量，3.3.2每摩爾各種物值在不同條件下的值對(duì)于氣象物質(zhì)，它的氣相熱容與溫度的函數(shù)由下面這個(gè)公式計(jì)算：2各種液相物質(zhì)的熱容參數(shù)如下表3：液相物質(zhì)的熱容參數(shù)物質(zhì)AB×10/K C×10/KD×1

11、0/K乙醇59.34236.358-12.1641.8030乙酸-18.944109.71-28.9212.9275乙酸乙酯155.942.3697-1.99760.4592水92.053-3.9953-2.11030.53469由于乙醇和乙酸乙酯的沸點(diǎn)為778.3和77.1，所以：(1) 乙醇的值=59.342+36.358×10×351.5-12.164×10×351.5+1.8030×10×351.5=59.342+127.798-150.289+78.302=115.153(2) 乙酸乙酯的值=155.94+2.3697

12、15;10×350.2-1.9976×10×350.2+0.4592×10×350.2=155.94+8.297-24.499+19.713=159.451(3) 水的值=92.053-3.9953×10×373-2.1103×10×373+0.53469×10×373=92.053-14.902-29.360+27.748=75.539(3) 乙酸的值=-18.944+109.71×10×373-28.921×10×373+2.9275

13、5;10×373=139.82233.3.3各種氣象物質(zhì)的參數(shù)如下表氣相物質(zhì)的熱容參數(shù)4物質(zhì)AB×103C×103D×103乙醇4.3960.6285.546-7.024乙酸乙酯10.228-14.94813.033-15.736(1) 乙醇的值=4.396+0.628×10×351.5+5.546×10×351.5-7.024×10×351.5+2.685×10×351.5=(4.396+0.234+7.716-3.645+0.520)8.314=76.663(2) 乙酸乙

14、酯的值=(10.228-5.576+18.133-8.166+1.161)8.314=131.1953.3.4每摩爾物質(zhì)在100下的焓值(1) 每摩爾水的焓值(3) 每摩爾的乙醇的焓值(4) 每摩爾乙酸的焓值(5) 每摩爾乙酸乙酯的焓值 3.3.5總能量衡算（1）的計(jì)算（2）的計(jì)算（3）的計(jì)算因?yàn)椋?即：+=求得：=393384.9>0，故應(yīng)是外界向系統(tǒng)供熱。3.3.6換熱設(shè)計(jì)換熱采用夾套加熱，設(shè)夾套內(nèi)的過(guò)熱水蒸氣由130降到110，溫差為20。3.3.7水蒸氣的用量忽略熱損失，則水的用量為5= 851291.61.92×20=22169.05 Kg/h 4反應(yīng)釜釜體設(shè)計(jì)在已知

15、攪拌器的操作容積后，首先要選擇罐體適宜的高徑比（H/Di），以確定罐體的直徑和高度。選擇罐體高徑比主要考慮以下兩方面因數(shù)：1、 高徑比對(duì)攪拌功率的影響：在轉(zhuǎn)速不變的情況下，（其中D攪拌器直徑，P攪拌功率），P隨釜體直徑的增大，而增加很多，減小高徑比只能無(wú)謂地消耗一些攪拌功率。因此一般情況下，高徑比應(yīng)選擇大一些。2、 高徑比對(duì)傳熱的影響：當(dāng)容積一定時(shí)，H/Di越大，越有利于傳熱。高徑比的確定通常才用經(jīng)驗(yàn)值表假定高徑比為H/Di=1.3，先忽略罐底容積V=Di2H/4=1.3Di3/4=23.513 m3 解得：Di=2846mm取標(biāo)準(zhǔn)Di=2900 mm筒體的高度=4(23.513-3.18)/

16、(3.14×2.92)=3100mm釜體高徑比的復(fù)核H/Di=3100/2900=1.07滿足要求4.1筒體壁厚的設(shè)計(jì)4.1.1設(shè)計(jì)參數(shù)的確定表33反應(yīng)器內(nèi)各物質(zhì)的飽和蒸汽壓9物質(zhì)水乙酸乙醇乙酸乙酯飽和蒸汽壓（MPa）0.1430.080.3160.272該反應(yīng)釜的操作壓力必須滿足乙醇的飽和蒸汽壓所以去操作壓力P=0.4MPa，該反應(yīng)器的設(shè)計(jì)壓力PLgH=1020×9.807×3.1=0.031 MPaPL/ Pw1.1=0.031/0.44=7.04%>5% 所以液體靜壓不能忽略4.1.2該反應(yīng)器的計(jì)算壓力 Pc=Pw1.1+ PL =1.1×0

17、.4+0.031MPa=0.471MPa該反應(yīng)釜的操作溫度為100，設(shè)計(jì)溫度為120。由此選用16MnR卷制16MnR材料在120是的許用應(yīng)力t=170MPa焊縫系數(shù)的確定取焊縫系數(shù)=1.0（雙面對(duì)接焊，100無(wú)損探傷）腐蝕裕量C2=2mm4.1.3筒體壁厚的設(shè)計(jì)計(jì)算厚度S=0.471x2900/（2x170x1-0.471）=4.0229mm鋼板負(fù)偏差設(shè)計(jì)厚度SdSd =S+ C2=4.0229+2=6.0229 mm名義厚度等于設(shè)計(jì)厚度加上鋼板負(fù)偏差等于6.3229 mm鋼制容器的制造取壁厚詳見(jiàn)化工機(jī)械基礎(chǔ)圓整取標(biāo)準(zhǔn) Sd =8 mm4.1.4釜體封頭設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選用橢球型封頭計(jì)算壓力 Pc

18、=0.47MPa該反應(yīng)釜的操作溫度為100，設(shè)計(jì)溫度為120。由此選用16MnR卷制16MnR材料在120是的許用應(yīng)力t=170MPa焊縫系數(shù)的確定取焊縫系數(shù)=1.0（雙面對(duì)接焊，100無(wú)損探傷）腐蝕裕量C2=2mm鋼板負(fù)偏差 C1=0.25mm用標(biāo)準(zhǔn)橢球型封頭參數(shù)公稱直徑（mm）曲面高度（mm）直邊高度（mm）內(nèi)表面積（m2）容積（m3）2800700508.913.18計(jì)算厚度=0.471x2900/(2x170x1-0.5x0.471)=4.02鋼板負(fù)偏差設(shè)計(jì)厚度=4.02+2=6.02名義厚度按鋼制容器的制造取壁厚4.1.5外壓封頭壁厚的設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)外壓的確定封頭的設(shè)計(jì)外壓與筒體相同，

19、即設(shè)計(jì)外壓=0.1。封頭壁厚的計(jì)算設(shè)封頭的壁厚=12，則：= 12-2.25=9.75（），對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)橢球形封頭=0.9，0.9×2800=2520，=2520/9.75=258.462計(jì)算系數(shù)：A=0.125/(Ri/Se)=0.125/258.462=4.84×10-4根據(jù)材料的外壓應(yīng)力B曲線圖，在圖的水平坐標(biāo)上找到=4.84×10-4點(diǎn)，由該點(diǎn)作豎直線與對(duì)應(yīng)的材料溫度線相交，沿此點(diǎn)再作水平線與右方的縱坐標(biāo)相交，得到系數(shù)的值為值為：62、=2.00×105根據(jù)=得 P= 62/258.426=0.23mm因?yàn)?.1<0.23，所以假設(shè)12偏大，考

20、慮到與筒體的焊接，取封頭的壁厚與筒體一致，故取12。4.1.6反應(yīng)釜夾套的設(shè)計(jì)夾套DN、PN的確定夾套的DN 由夾套的筒體內(nèi)徑與釜體筒體內(nèi)徑之間的關(guān)系可知：Dj=Di+200=2900+200=3100mm4.1.7夾套的PN由設(shè)備設(shè)計(jì)條件可知，夾套內(nèi)介質(zhì)的工作壓力為常壓，取PN=0.25MPa，由于壓力不高所以?shī)A套的材料選用Q235B卷制Q235B材料在120是的許用應(yīng)力t=113MPa焊縫系數(shù)的確定取焊縫系數(shù)=1.0（雙面對(duì)接焊，100無(wú)損探傷）腐蝕裕量C2=2mm4.1.8夾套筒體的壁厚計(jì)算厚度=0.25x3100/(2x113x1-0.25)=3.43mm鋼板負(fù)偏差=3.43+0.25

21、=3.68mm按鋼制容中DN=3100mm的壁厚最小不得小于8mm所以取夾套筒體的高度=4x(0.8x23.513-3.18)/(3.14x2.9x2.9)=2.367m4.1.9封頭的厚度夾套的下封頭選標(biāo)準(zhǔn)橢球封頭，內(nèi)徑與筒體（）相同。夾套的上封頭選帶折邊形的封頭，且半錐角。計(jì)算厚度=0.25x3100/(2x113x1-0.5x0.25)=3.43鋼板負(fù)偏差設(shè)計(jì)厚度=3.43+2=5.43mm按鋼制容中DN=3100mm的壁厚最小不的小于8mm所以取帶折邊錐形封頭的壁厚考慮到風(fēng)頭的大端與夾套筒體對(duì)焊，小端與釜體筒體角焊，因此取封頭的壁厚與夾套筒體壁厚一致，即5傳熱面積校核由于反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行的

22、反應(yīng)是放熱反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量不僅能夠維持反應(yīng)的不短進(jìn)行，且會(huì)引起反應(yīng)釜內(nèi)的溫度升高。為防止反應(yīng)釜內(nèi)溫度過(guò)高，在反應(yīng)釜的上方設(shè)置了冷凝器進(jìn)行換熱，因此不需要進(jìn)行傳熱面積的校核。如果反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行的是吸熱反應(yīng)，則需進(jìn)行傳熱面積的校核。6.1反應(yīng)釜釜體及夾套的壓力試驗(yàn)6.1.1釜體的水壓試驗(yàn)水壓試驗(yàn)壓力的確定由反應(yīng)釜設(shè)計(jì)條件單可知，反應(yīng)釜材料為16MnR在120是的許用應(yīng)力t=170MPa液壓試驗(yàn)的壓力：液壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核=0.55x(2900+0.97)/(2x0.97)=82.24MPa16MnR的屈服極限 T =82.24MPa<0.9s=310.5 MPa 由故液壓強(qiáng)度足夠。6.1.2壓力

23、表的量程、水溫及水中濃度的要求壓力表的最大量程：P表=2=2×0.55=1.1,或1.5PT P表4PT 即0.825MPa P表2.2 水溫15 ，水中濃度256.1.3水壓試驗(yàn)的操作過(guò)程操作過(guò)程：在保持釜體表面干燥的條件下，首先用水將釜體內(nèi)的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.55，保壓不低于30，然后將壓力緩慢降至0.44，保壓足夠長(zhǎng)時(shí)間，檢查所有焊縫和連接部位有無(wú)泄露和明顯的殘留變形。若質(zhì)量合格，緩慢降壓將釜體內(nèi)的水排凈，用壓縮空氣吹干釜體。若質(zhì)量不合格，修補(bǔ)后重新試壓直至合格為止。水壓試驗(yàn)合格后再做氣壓試驗(yàn)。6.2釜體的氣壓試驗(yàn)氣壓試驗(yàn)壓力的確定氣壓試驗(yàn)的壓力： PT =1.

24、1p t=1.1×0.44×1.0=0.484 MPa 氣壓試驗(yàn)的強(qiáng)度校核=0.484x(2900+9.7)/(2x9.7)=72.6 MPa16MnR的屈服極限 0.8s=0.8×345×1.0=276 MPaT =72.6MPa<0.8s=276 MPa 故氣壓強(qiáng)度足夠7.攪拌器的選型攪拌設(shè)備規(guī)模、操作條件及液體性質(zhì)覆蓋面非常廣泛，選型時(shí)考慮的因素很多，但主要考慮的因素是介質(zhì)的黏度、攪拌過(guò)程的目的和攪拌器能造成的流動(dòng)形態(tài)。同一攪拌操作可以用多種不同構(gòu)型的攪拌設(shè)備來(lái)完成，但不同的實(shí)施方案所需的設(shè)備投資和功率消耗是不同的，甚至?xí)沙杀兜牟顒e。為了經(jīng)

25、濟(jì)高效地達(dá)到攪拌的目的，必須對(duì)攪拌設(shè)備作合理的選擇。根據(jù)介質(zhì)黏度由小到大，各種攪拌器的選用順序是推進(jìn)式、渦輪式、槳式、錨式和螺帶式。根據(jù)攪拌目的選擇攪拌器的類型：均相液體的混合宜選推進(jìn)式，器循環(huán)量大、耗能低。制乳濁液、懸浮液或固體溶解宜選渦輪式，其循環(huán)量大和剪切強(qiáng)。氣體吸收用圓盤(pán)渦輪式最適宜，其流量大、剪切強(qiáng)、氣體平穩(wěn)分散。對(duì)結(jié)晶過(guò)程，小晶粒選渦輪式，大晶粒選槳葉式為宜。根據(jù)以上本反應(yīng)釜選用圓盤(pán)式攪拌器。7.1攪拌槳的尺寸及安裝位置葉輪直徑與反應(yīng)釜的直徑比一般為0.2 0.512，一般取0.33，所以葉輪的直徑=0.33x2900=957，?。蝗~輪據(jù)槽底的安裝高度；葉輪的葉片寬度，?。蝗~輪的葉

26、長(zhǎng)度，??；液體的深度 和；HL=1.0Di=2800mm擋板的數(shù)目為4，垂直安裝在槽壁上并從槽壁地延伸液面上，擋板寬度槳葉數(shù)為6，根據(jù)放大規(guī)則，葉端速度設(shè)為4.3m/s,則攪拌轉(zhuǎn)速為：，取7.2攪拌功率的計(jì)算采用永田進(jìn)治公式進(jìn)行計(jì)算：13由于數(shù)值很大，處于湍流區(qū)，因此，應(yīng)該安裝擋板，一小車(chē)打旋現(xiàn)象。功率計(jì)算需要知到臨界雷諾數(shù)，用代替進(jìn)行攪拌功率計(jì)算?？梢圆楸砩贤牧饕粚恿鞔蟮霓D(zhuǎn)折點(diǎn)得出。查表知：所以功率：，取7.3攪拌軸的的初步計(jì)算7.3.1攪拌軸直徑的設(shè)計(jì)（1）電機(jī)的功率24 ，攪拌軸的轉(zhuǎn)速90，根據(jù)文獻(xiàn)取用材料為1Cr18Ni9Ti ， 40，剪切彈性模量8.1×104，許用單位扭

27、轉(zhuǎn)角1°/m。由得：=利用截面法得： =（）由 得：=攪拌軸為實(shí)心軸，則：= 68.29mm 取70mm（2）攪拌軸剛度的校核：由 剛度校核必須滿足： ，即：所以攪拌軸的直徑取70mm滿足條件。7.3.2攪拌抽臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算由于反應(yīng)釜的攪拌軸轉(zhuǎn)速=90200，故不作臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算。7.4聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計(jì)由于選用擺線針齒行星減速機(jī)，所以聯(lián)軸器的型式選用立式夾殼聯(lián)軸節(jié)（D型）。標(biāo)記為：40 HG 2157095。8.反應(yīng)釜附件的選型及尺寸設(shè)計(jì)8.1釜體法蘭連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：法蘭的設(shè)計(jì)、密封面形式的選型、墊片設(shè)計(jì)、螺栓和螺母的設(shè)計(jì)。法蘭的設(shè)計(jì)根據(jù)2900mm、0.6，由

28、于筒徑較大很難找到適合的壓力容器法蘭。所以選用。確定法蘭的類型為乙型平焊法蘭。材料：16MnR 圖81乙型平焊法蘭表81 法蘭結(jié)構(gòu)尺寸公稱直徑DN/法蘭/螺栓規(guī)格數(shù)量2800286029152876285628539627M2476（以上數(shù)據(jù)來(lái)源有點(diǎn)問(wèn)題）8.2密封面形式的選型根據(jù)0.61.6、介質(zhì)溫度120和介質(zhì)的性質(zhì)，由文獻(xiàn)【6】表1614 可知密封面型式為光滑面。墊片的設(shè)計(jì)由文獻(xiàn)【6】表331頁(yè)16-14得墊片選用耐油橡膠石棉墊片，材料為耐油橡膠石棉板（GB/T539），文獻(xiàn)【7】表8-5可確定其結(jié)構(gòu)及尺寸，見(jiàn)圖圖82墊片的結(jié)構(gòu)82墊片的尺寸2850280058.3螺栓、螺母和墊圈的尺寸

29、規(guī)格及材料本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（C級(jí)、GB/T5780-2000）、型六角螺母（C級(jí)、GB/T41-2000）平墊圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓長(zhǎng)度的計(jì)算：螺栓的長(zhǎng)度由法蘭的厚度（）、墊片的厚度（）、螺母的厚度（）、墊圈厚度（）、螺栓伸出長(zhǎng)度確定。其中=96、=5、=30、=3、螺栓伸出長(zhǎng)度取=0.4×27螺栓的長(zhǎng)度為：=2×96+5+30+6+10.8=237.8取240螺栓標(biāo)記： GB/T5780-2000 M24 8.4接管及其法蘭選擇水蒸氣進(jìn)口管：108×4，L=200mm，10號(hào)鋼法蘭：PN0.6 DN100 HG 20592-97冷卻水出

30、口管：57×3.5，L=150 mm，無(wú)縫鋼管法蘭：PN0.6 DN50 HG 20592-97乙酸進(jìn)料管乙酸每小時(shí)體積流量為q=23.975×60÷1020=1.41m3/h，但所有原料液需在1/2h 進(jìn)完，則進(jìn)料的體積流量為:q0=1.41×2=2.82m3/h設(shè)進(jìn)料的速率為u=1.5m/s，則進(jìn)口管料的直徑為d=4q03.14×3600u=26.32 mm。 圓整之后取27mm。因此采用32×2.5mm無(wú)縫鋼管，管的一端切成45°，伸入罐內(nèi)L=150mm長(zhǎng)度。配用突面板式平焊管法蘭：N0.25 DN32 HG20952

31、-97 乙醇進(jìn)料管 乙醇每小時(shí)體積流量為q=34.31×46÷1020=1.547m3/h，但所有原料液需在1/2h 進(jìn)完，則進(jìn)料的體積流量為:q0=1.547×2=3.095m3/h設(shè)進(jìn)料的速率為u=1.5m/s，則進(jìn)口管料的直徑為d=4q03.14×3600u=26.99 mm。 圓整之后取27mm。因此采用32×2.5mm無(wú)縫鋼管，管的一端切成45°，伸入罐內(nèi)L=160mm長(zhǎng)度。配用突面板式平焊管法蘭：PN0.25 DN40 HG20952-97 水進(jìn)料管水每小時(shí)體積流量為q=33.366×18÷1020=0

32、.589m3/h，但所有原料液需在1/2h 進(jìn)完，則進(jìn)料的體積流量為:q0=0.589×2=1.178m3/h設(shè)進(jìn)料的速率為u=1.5m/s，則進(jìn)口管料的直徑為d=4q03.14×3600u=16.61mm。 圓整之后取17mm。因此采用20×1.5mm無(wú)縫鋼管，管的一端切成45°，伸入罐內(nèi)L=120mm長(zhǎng)度。配用突面板式平焊管法蘭：PN0.25 DN20 HG20952-97 硫酸進(jìn)料管硫酸每小時(shí)體積流量為q=6.367×1%=0.06367m3/h，但所有原料液需在1/2h 進(jìn)完，則進(jìn)料的體積流量為:q0=0.06367×2=0.

33、012734m3/h設(shè)進(jìn)料的速率為u=1.5m/s，則進(jìn)口管料的直徑為d=4q03.14×3600u=2.1mm。 圓整之后取6mm。因此采用10×2mm無(wú)縫鋼管，管的一端切成45°，伸入罐內(nèi)L=120mm長(zhǎng)度。配用突面板式平焊管法蘭：PN0.25 DN10 HG20952-97總物料進(jìn)口總物料每小時(shí)體積流量為q=6.197m3/h，但所有原料液需在1/2h 進(jìn)完，則進(jìn)料的體積流量為:q0=6.197×2=12.394m3/h設(shè)進(jìn)料的速率為u=1.5m/s，則進(jìn)口管料的直徑為d=4q03.14×3600u=54.91mm。 圓整之后取55mm。

34、因此采用65×5mm無(wú)縫鋼管，管的一端切成45°，伸入罐內(nèi)L=200mm長(zhǎng)度。配用突面板式平焊管法蘭：PN0.25 DN65 HG20952-97 溫度計(jì)接管：45×2.5，L=100mm，無(wú)縫鋼管法蘭：PN0.25 DN40 HG 20592-97不凝氣體排出管：32×3.5，L=100 mm，無(wú)縫鋼管法蘭：PN0.6 DN25 HG 20592-97 8.5人孔設(shè)計(jì)及補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算由于釜體的內(nèi)徑=2900>900，因此需要在釜體的封頭上設(shè)置人孔，以便于安裝、維修、檢查釜體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)選用不銹鋼A型回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔，其結(jié)構(gòu)尺寸如圖4-5所示

35、。由文獻(xiàn)【4】表3-4-1查得其尺寸見(jiàn)表、材料見(jiàn)表。 圖83 A型回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔結(jié)構(gòu)1-人孔接管；2-螺母；3-螺栓；4-法蘭；5-墊片；6-手柄；7-法蘭蓋；8-銷軸；9-開(kāi)口銷；10-墊圈；11、12、13、14-軸耳表84回轉(zhuǎn)蓋平焊法蘭進(jìn)料口的尺寸公稱壓力（MPa）密封面形式公稱直徑DNd w×SDD1AB螺栓規(guī)格數(shù)量0.6突面450480×6590550325150M20×7516LH1H2bb1b2d重量(kg)20022010228/3022262088.9補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算釜體上封頭開(kāi)人孔后被削弱的金屬面積為：式中：=480-12+2×（1+

36、6×12.5%）=472S=PCDi2【】t-0.5PC=(0.417x2900)/(2x170-0.5x0.417)=3.559=1=472×3.559+0=1680有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)起補(bǔ)強(qiáng)作用的金屬面積的計(jì)算8.2.1封頭起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算式中：B=2d=2×472=944mm, B=d+2SN+2SM=477+2×12+2×6=513 mm取兩者中較大值，故944=12-2.25=9.75=6-1-6×12.5%=4.25r=1A1=(944-472)×9.75=4602接管起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算其中： 取其中的較小

37、值53.22St=PCdi2【】t-PC=(0.417x(480-12)/(2x170-0.417=0.649=0，=392.8焊縫起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算18判斷是否需要補(bǔ)強(qiáng)的依據(jù)有效補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)起補(bǔ)強(qiáng)作用的金屬面積為：=4602+392.8+18=5012.8被削弱的金屬面積為：=684因?yàn)?1711=5012.8，所以不需要補(bǔ)強(qiáng)。8.6視鏡的選型 視鏡的選型由于釜內(nèi)介質(zhì)壓力較低（0.3）本設(shè)計(jì)選用兩個(gè)=150mm的不帶頸視鏡。該類視鏡具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易結(jié)料，窺視范圍大等優(yōu)點(diǎn)，視鏡的結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖-6。圖85 視鏡的結(jié)構(gòu)型式視鏡的規(guī)定標(biāo)記、標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)、視鏡的尺寸 查文獻(xiàn)【8】可確定視鏡的規(guī)定標(biāo)記

38、、標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào),文獻(xiàn)【8】表3-5-2確定其尺寸，尺寸見(jiàn)表85，視鏡在封頭上對(duì)稱布置。標(biāo) 記：視鏡0.6，150標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)：HGJ501-86-14。表85 視鏡的尺寸9支座選型夾套反應(yīng)釜采用立式安裝，采用耳式支座。標(biāo)準(zhǔn)耳式支座（JB/T4725-92）分為A型和B型兩種，此設(shè)備需要保溫110時(shí)選用B型。支座數(shù)設(shè)計(jì)為4個(gè)。車(chē)間布置的基本原則車(chē)間布置設(shè)計(jì)的原則有以下幾點(diǎn)：（1）最大限度地滿足工藝生產(chǎn)包括設(shè)備維修的要求；（2）有效地利用車(chē)間建筑面積(包括空間)和土地；（3）要為車(chē)間的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、先進(jìn)合理以及節(jié)能等要求創(chuàng)造條件；（4）考慮其他專業(yè)對(duì)本車(chē)間布置的要求；（5）要考慮車(chē)間的發(fā)展和廠房的擴(kuò)建；（

39、6）車(chē)間中所采取的勞動(dòng)保護(hù)、防腐防火、防毒、防爆及安全衛(wèi)生等措施是否符合要求；（7）本車(chē)間與其他車(chē)間在總平面圖上的位置合理，力求使它們之間輸送管路最短，聯(lián)系最方便；（8）考慮建廠地區(qū)的氣象、地質(zhì)等條件；（9）人流、物流不能交錯(cuò)。車(chē)間布置的要求車(chē)間布置涉及面較廣，但大致可以歸納為以下幾個(gè)方面：（1）廠房建筑 廠房面積力求簡(jiǎn)單化，以利用建筑定型化和施工機(jī)械化。常用形式有直線型、長(zhǎng)方形、T型和L型。 柱間距多用6×6，一般不超過(guò)12m。總跨度：多層一般24m，單層30m。常用廠房總跨度有6m、12m、18m、24m、30m，一般有機(jī)化工車(chē)間總跨度為23個(gè)柱網(wǎng)跨度。層高與設(shè)備的高低、安裝位置

40、有關(guān)，一般每層4m6m，最低不低于3.2m，凈空高度不得低于2.6m以上方面盡量符合建筑模數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)化)的要求。在可能情況下盡量采用露天化和敞開(kāi)式設(shè)計(jì)，這樣既能節(jié)省投資，又有利于通風(fēng)采光、防爆、放毒等安全需要。在不影響流程情況下，較高設(shè)備集中布置，可簡(jiǎn)化廠房立體化布置，又省投資。對(duì)于笨重設(shè)備和震動(dòng)設(shè)備盡量布置底樓的地面。同類設(shè)備可盡量集中。設(shè)備穿孔必須避開(kāi)主梁。廠房出入口、交通道、樓梯等都需精心安排。一般廠房大門(mén)寬度要比通過(guò)的設(shè)備寬度大0.2m以上，滿載的運(yùn)輸設(shè)備大0.6m1.0m，單門(mén)寬一般900mm，雙門(mén)寬有1200mm、1500mm、1800mm，樓梯的坡度45º60º，主樓梯45º的較多。（2） 生產(chǎn)操作設(shè)備布置盡量和工藝流程一致，避免交叉往返送料，盡量采用位差送料，一般從高層到低層設(shè)備布置槽反應(yīng)設(shè)備貯槽、重型設(shè)備和震動(dòng)設(shè)備。設(shè)備間的垂直距離，要保證物料能順利進(jìn)出。相互有聯(lián)系的設(shè)備盡量靠近，但要考慮操作、行人通道、送料及半成品堆放等空地。相同、相似設(shè)備盡可能對(duì)稱、集中，以利操作管理及水、電、氣等供應(yīng)。主要符號(hào)一覽表V反應(yīng)釜的體積 筒壁的設(shè)計(jì)厚度筒壁的名義厚度反應(yīng)器夾套筒體的高度水壓試驗(yàn)壓力夾套的內(nèi)徑Q乙酸的用量單位時(shí)間的處理