年產(chǎn)5005t乙酸乙酯間隙釜式反應(yīng)器的設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

武昌理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書生命科學(xué)學(xué)院所屬課程化學(xué)反應(yīng)工程設(shè)計(jì)題目年產(chǎn)5005t乙酸乙酯間隙釜式反應(yīng)器的設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名朱超設(shè)計(jì)組別指導(dǎo)教師薛永萍，劉陽武昌理工學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院印制摘要本選題為年產(chǎn)量為年產(chǎn)5005t的反應(yīng)器的設(shè)計(jì)。通過分別對(duì)連續(xù)釜式反應(yīng)器和間隙釜式反應(yīng)器的體積計(jì)算，和綜合其他因素，得出最佳的反應(yīng)器間隙釜式反應(yīng)器。由物料衡算、熱量衡算，得出反應(yīng)器體積為、換熱量為。設(shè)備設(shè)計(jì)結(jié)果表明，反應(yīng)器的特征尺寸為高3350mm，直徑3000mm；夾套的特征尺寸為高2570mm，內(nèi)徑為3200mm。還對(duì)塔體等進(jìn)行了輔助設(shè)備設(shè)計(jì)，換熱則是通過夾套與內(nèi)冷管共同作用完成。攪拌器的形式為圓盤式攪拌器，攪拌軸直徑75mm。乙酸乙酯是重要的化工原料，可用作紡織工業(yè)的清洗劑和天然香料的萃取劑，也是制藥工業(yè)和有機(jī)合成的重要原料。它的產(chǎn)量，代表著一個(gè)國家生產(chǎn)水平的高低。合成乙酸乙酯對(duì)合成其他物質(zhì)起到拋磚引玉的作用。對(duì)此次的程序設(shè)計(jì)，乙酸乙酯采用的是酯化反應(yīng)。酯化反應(yīng)是有機(jī)工業(yè)中較成熟的一個(gè)工藝。盡管現(xiàn)在研制出不同的催化劑合成新工藝，但設(shè)計(jì)以硫酸作為催化劑的傳統(tǒng)工藝是很有必要的。由于反應(yīng)器要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，抗腐蝕能力，本課程設(shè)計(jì)采用的是夾套式反應(yīng)釜。通過給定設(shè)計(jì)的主要工藝參數(shù)和條件，綜合系統(tǒng)地應(yīng)用化工理論及化工計(jì)算知識(shí)，完成對(duì)反應(yīng)釜的工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上繪制了間歇釜式反應(yīng)器的設(shè)備圖，和整體工藝的工藝流程圖。關(guān)鍵字：間歇釜式反應(yīng)器;工藝流程圖；物料衡算;熱量衡算;壁厚設(shè)計(jì)AbstractThedesignfortheannualoutputofreactorwithanannualoutputof5005tthistopic.Basedonthecontinuousstirredtankreactorandgapreactorvolumecalculation,andotherfactors,thereactor-gapreactorbest.Fromthematerialbalance,heatbalance,thereactorvolumeof8.08cubicmeters,heattransferforthe×106kJperhour.Theresultsshowedthatthecharacteristicsofequipmentdesign,sizeofthereactorforhigh3350mm,diameter3000mm;featuresizejacketforhigh2570mm,3200mmdiameter.Alsoonthetowerbodyoftheauxiliaryequipmentdesign,heattransferisthroughthejacketandtheinnercoolingpipejointactioncompleted.Aformfordisctypestirrer,thestirringshaftdiameter75mm.Ethylacetateisanimportantchemicalrawmaterial,extractionagentcanbeusedastextileindustrialcleaningagentsandnaturalspices,butalsoanimportantrawmaterialforpharmaceuticalindustryandorganicsynthesis.Itsproduction,representsacountry'sproductionlevel.Synthesisofethylacetatetoplaytheroleofothersyntheticmaterials.Programdesignofthis,ethylacetateisusedinesterificationreaction.Esterificationisarelativelymaturetechnologyoforganicindustry.Althoughnowdevelopedanewcatalystforthesynthesisofdifferentprocesses,butthedesignwithsulfuricacidascatalystinthetraditionalprocessisverynecessary.Becausethereactorshouldhavesufficientmechanicalstrength,corrosionresistance,thecurriculumdesignisjacketedreactor.Themainprocessparametersgivendesignandconditions,comprehensiveandsystematicapplicationofchemicaltheoryandcalculationofchemicalengineeringknowledge,tocompletetheprocessdesignandequipmentforreactor.Onthebasisofdrawingthebatchreactorequipmentdiagram,processflowdiagramandtheoverallprocess.Keywords:batchreactor;processflowdiagram;materialbalance;heatbalance;thedesignofwallthickness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)際問題的能力。因此，當(dāng)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：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)，尚需要自己通過實(shí)驗(yàn)測定或到生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)際查定。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，并提出保證過程正常、安全可行所需的檢測和計(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。準(zhǔn)確而迅速的進(jìn)行過程計(jì)算及主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算及選型。用精煉的語言、簡潔的文字、清晰地圖表來表達(dá)自己的設(shè)計(jì)思想和計(jì)算結(jié)果。反應(yīng)工程課程設(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)不得不考慮的問題。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)。目錄TOC\o"1-3"\h\u16522摘要 I27969Abstract II265前言 III2204第1章課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 114098第2章概述 329263第3章工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 4271753.1設(shè)計(jì)依據(jù) 4198773.2.設(shè)計(jì)方案 4110173.3工藝計(jì)算及方案選擇 41103.3.1間歇釜進(jìn)料 4266193.1.2乙酸乙酯的產(chǎn)量 4104493.1.3乙酸的流量 413259.4乙醇的流量 5201233.1.5反應(yīng)體積及反應(yīng)時(shí)間計(jì)算 577783.2連續(xù)性進(jìn)料的計(jì)算 65146乙酸的流量 629365乙醇的流量 627643.2.6反應(yīng)體積及反應(yīng)時(shí)間計(jì)算 733953.3設(shè)計(jì)方案的選擇 812891第4章熱量核算 922409 97371 96164 918624 92883值 109888 1127770℃下的焓值 114878 1214107 1317159水蒸氣的用量 1314519 1417985第5章設(shè)備設(shè)計(jì)與選型 15248365.1反應(yīng)釜體及夾套的設(shè)計(jì)計(jì)算 1522790 1584015.1.3筒體和封頭的直徑 15245585.1.4確定筒體高度H 15115985.1.5夾套直徑、高度的確定 1631352 1612997 16111165.1.2設(shè)備的壁厚計(jì)算 1666565.1.3釜體筒體壁厚計(jì)算 16197415.1.4內(nèi)壓設(shè)計(jì)計(jì)算 16240405.1.5外壓設(shè)計(jì)計(jì)算 17309945.1.6釜體封頭壁厚計(jì)算 1714355.1.7夾套筒體壁厚設(shè)計(jì)計(jì)算 184565 1844395.1.9反應(yīng)釜設(shè)計(jì)參數(shù) 19208465.2攪拌器設(shè)計(jì) 1950585.攪拌器的形式選擇 19188585.2.4電機(jī)功率 19254005.2.5減速器的選擇 2038235.2.6電動(dòng)機(jī)的選擇 2025620 2022388攪拌軸強(qiáng)度計(jì)算 20291465.3.3攪拌軸剛度計(jì)算 207753 2123173接管及其法蘭選擇 2117777第6章 反應(yīng)釜釜體及夾套的壓力試驗(yàn) 2432755 2427263 2422099 2425440壓力表的量程、水溫 244560 2428713 256355 254514 2521763壓力表的量程、水溫 2512009 2527848第7章支座的選擇 2626984第8章工藝流程圖 2717924參考文獻(xiàn) 27901附錄 2832003總結(jié) 3031475致謝 31第1章課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)項(xiàng)目年產(chǎn)5005噸乙酸乙酯的反應(yīng)器的設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)條件生產(chǎn)規(guī)模：（5000+學(xué)號(hào)）噸/年生產(chǎn)時(shí)間：連續(xù)生產(chǎn)8000小時(shí)/年，間隙生產(chǎn)6000小時(shí)/年物料損耗：按5%計(jì)算乙酸的轉(zhuǎn)化率：（50+學(xué)號(hào)）%（1—10號(hào)）；（40+學(xué)號(hào)）%（11—20號(hào)）（30+學(xué)號(hào)）%（21—30號(hào)）；（20+學(xué)號(hào)）%（31—40號(hào)）（10+學(xué)號(hào)）%（41—50號(hào)）三、反應(yīng)條件反應(yīng)在等溫下進(jìn)行，反應(yīng)溫度為80℃，以少量濃硫酸為催化劑，硫酸量為總物料量的1%，當(dāng)乙醇過量時(shí)，其動(dòng)力學(xué)方程為：-rA=kCA2。A為乙酸，建議采用配比為乙酸：丁醇=1：5（摩爾比），反應(yīng)物料密度為0.85㎏/l，反應(yīng)速度常數(shù)k為1/（kmol.min）四、設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)方案比較 對(duì)所有的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，最后確定本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案。2、反應(yīng)部分的流程設(shè)計(jì)（畫出反應(yīng)部分的流程圖）3、反應(yīng)器的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算生產(chǎn)線數(shù)，反應(yīng)器個(gè)數(shù)，單個(gè)反應(yīng)器體積。4、攪拌器的設(shè)計(jì)對(duì)攪拌器進(jìn)行選型和設(shè)計(jì)計(jì)算。5、畫出反應(yīng)器的裝配圖圖面應(yīng)包括設(shè)備的主要工藝尺寸，技術(shù)特性表和接管表。6、設(shè)計(jì)計(jì)算說明書內(nèi)容設(shè)計(jì)任務(wù)書；目錄；前言（對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的理化性能，國內(nèi)外發(fā)展概況，應(yīng)用價(jià)值及其前景等方面進(jìn)行介紹）設(shè)計(jì)方案比較；(合成工藝介紹，通過分析各種工藝優(yōu)缺點(diǎn)，得到本設(shè)計(jì)選用的合成工藝流程)工藝流程圖設(shè)計(jì)；反應(yīng)器的設(shè)計(jì)攪拌器的設(shè)計(jì)；車間設(shè)備布置設(shè)計(jì)；（主要設(shè)備的布置）環(huán)境保護(hù)；設(shè)備裝配圖；設(shè)計(jì)總結(jié)；參考資料。7、繪制主要設(shè)備的裝配圖。用A1圖紙繪制主要設(shè)備裝配圖（圖面應(yīng)包括設(shè)備主視圖、局部視圖等，并配備明細(xì)表、管口表、技術(shù)性能表、技術(shù)要求等），要求采用CAD制圖。指導(dǎo)老師：薛永萍，劉陽2013年12月23日第2章概述此次課程設(shè)計(jì)，是結(jié)合《化學(xué)反應(yīng)工程》這門課程的內(nèi)容及特點(diǎn)所進(jìn)行的一次模擬設(shè)計(jì)。它結(jié)合實(shí)際進(jìn)行計(jì)算，對(duì)我們理解理論知識(shí)有很大的幫助。同時(shí)，通過做課程設(shè)計(jì)，我們不僅熟練了所給課題的設(shè)計(jì)計(jì)算，而且通過分析課題、查閱資料、方案比較等一系列相關(guān)運(yùn)作，讓我們對(duì)工藝設(shè)計(jì)有了初步的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)過程中解決所遇難題，對(duì)我們養(yǎng)成獨(dú)立思考、態(tài)度嚴(yán)整的工作作風(fēng)有極大的幫助，并為我們以后從事這個(gè)行業(yè)做好鋪墊。酯化反應(yīng)是有機(jī)工業(yè)中較成熟的一個(gè)工藝。盡管現(xiàn)在研制出不同的催化劑合成新工藝，但設(shè)計(jì)以硫酸作為催化劑的傳統(tǒng)工藝是很有必要的。酯化反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本要求是滿足傳質(zhì)和傳熱要求。因此需要設(shè)計(jì)攪拌器。另外，反應(yīng)器要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，抗腐蝕能力；結(jié)構(gòu)要合理，便于制造、安裝和檢修；經(jīng)濟(jì)上要合理，設(shè)備全壽命期的總投資要少。夾套式反應(yīng)釜具有以下特點(diǎn)：1、溫度容易控制。2、濃度容易控制。3、傳質(zhì)和傳熱良好。4、設(shè)備使用壽命長。產(chǎn)品乙酸乙酯簡介：無色澄清液體，有強(qiáng)烈的醚似的氣味，清靈、微帶果香的酒香，易擴(kuò)散，不持久。乙酸乙酯分子量，沸點(diǎn)：℃，微溶于水，溶于醇、醚等多數(shù)有機(jī)溶劑.通過給定設(shè)計(jì)的主要工藝參數(shù)和條件，綜合系統(tǒng)地應(yīng)用化工理論及化工計(jì)算知識(shí)，完成對(duì)反應(yīng)釜的工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備設(shè)計(jì)。第3章工藝設(shè)計(jì)計(jì)算3.1設(shè)計(jì)依據(jù)《乙酸乙酯生產(chǎn)設(shè)計(jì)任務(wù)書》3.2.設(shè)計(jì)方案對(duì)于乙酸乙酯的生產(chǎn)既可以采用間歇式生產(chǎn)，也可以采用連續(xù)式生產(chǎn)。本次設(shè)計(jì)將根據(jù)自己的生產(chǎn)規(guī)模計(jì)算，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，得出合理的工藝設(shè)計(jì)流程。3.3工藝計(jì)算及方案選擇3.3.1間歇釜進(jìn)料3.1.2乙酸乙酯的產(chǎn)量化學(xué)反應(yīng)方程式：乙酸乙酯的相對(duì)分子質(zhì)量為88，所以要求的生產(chǎn)流量為F酯=3.1.3乙酸的流量乙酸采用工業(yè)二級(jí)品（含量98%），乙酸與乙酸乙酯的物質(zhì)的量比為1:1，乙酸的轉(zhuǎn)化率%,物料損失以5%計(jì)，則乙酸的進(jìn)料量FA0=.4乙醇的流量乙醇與乙酸的摩爾配比為5：1，則乙醇的進(jìn)料量為F乙醇=5×=92.5kmol/h總物料量流量：F=FA0+F乙醇=+=kmol/h硫酸的流量：總物料的質(zhì)量流量如下計(jì)算，W總=FAMA+F乙M乙+W硫酸=因硫酸為總流量的1%，則W硫酸=0.01=，即可算其物質(zhì)的量流量F硫酸=/98=表1物料進(jìn)料量表.名稱乙酸丁醇濃硫酸流量kmol/h3.1.5反應(yīng)體積及反應(yīng)時(shí)間計(jì)算當(dāng)乙醇過量時(shí)，可視為對(duì)乙酸濃度為二級(jí)的反應(yīng)，其反應(yīng)速率方程（A為乙酸）當(dāng)反應(yīng)溫度為80℃，催化劑為硫酸時(shí)，反應(yīng)速率常數(shù)k=1=m3/(kmol.h)因?yàn)橐掖即蟠筮^量，反應(yīng)混合物密度視為恒定，等于當(dāng)乙酸轉(zhuǎn)化率x=55%，由間歇釜反應(yīng)有：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取非生產(chǎn)時(shí)間，則反應(yīng)體積因裝料系數(shù)為0.75，故實(shí)際體積要求每釜體積小于5m3則間歇釜需2個(gè)，每釜體積V=m3圓整，取實(shí)際體積。3.2連續(xù)性進(jìn)料的計(jì)算3.2.1乙酸乙酯的產(chǎn)量化學(xué)反應(yīng)方程式：乙酸乙酯的相對(duì)分子質(zhì)量為88，所以要求的生產(chǎn)流量為F酯=乙酸的流量乙酸采用工業(yè)二級(jí)品（含量98%），乙酸與乙酸丁酯的物質(zhì)的量比為1:1，乙酸的轉(zhuǎn)化率%,物料損失以5%計(jì)，則乙酸的進(jìn)料量FA0=乙醇的流量乙醇與乙酸的摩爾配比為5：1，則丁醇的進(jìn)料量為總物料量流量：F=3.2.5硫酸的流量：總物料的質(zhì)量流量如下計(jì)算，W總=FAMA+F乙M乙+W硫酸=因硫酸為總流量的1%，則W硫酸=0.01=，即可算其物質(zhì)的量流量F硫酸=/98=表2物料進(jìn)料量表.名稱乙酸乙醇濃硫酸流量kmol/h3.2.6反應(yīng)體積及反應(yīng)時(shí)間計(jì)算當(dāng)乙醇過量時(shí)，可視為對(duì)乙酸濃度為二級(jí)的反應(yīng)，其反應(yīng)速率方程（A為乙酸）當(dāng)反應(yīng)溫度為80℃，催化劑為硫酸時(shí)，反應(yīng)速率常數(shù)k=15因?yàn)橐掖即蟠筮^量，反應(yīng)混合物密度視為恒定，等于。因硫酸少量，忽略其影響，對(duì)于連續(xù)式生產(chǎn)，若采用兩釜串聯(lián)，系統(tǒng)為定態(tài)流動(dòng)，且對(duì)恒容系統(tǒng)，不變，不變?nèi)舨捎脙筛葴夭僮?，則代數(shù)解得所以裝料系數(shù)為，故實(shí)際體積V=0.75=。故采用一條的生產(chǎn)線生產(chǎn)即可，即兩釜串聯(lián)，反應(yīng)器的體積V<3，3.2.7反應(yīng)時(shí)間：連續(xù)性反應(yīng)時(shí)間3.3設(shè)計(jì)方案的選擇經(jīng)上述計(jì)算可知,間歇釜進(jìn)料需要m3反應(yīng)釜2個(gè),而連續(xù)性進(jìn)料需2個(gè)3m3反應(yīng)釜。根據(jù)間歇性和連續(xù)性反應(yīng)特征比較，間歇進(jìn)料需2條生產(chǎn)線，連續(xù)性需1條生產(chǎn)線。雖然，間歇生產(chǎn)的檢測控制等裝備就比連續(xù)性生產(chǎn)成本高，所耗費(fèi)的人力物力大于連續(xù)生產(chǎn)，但該課題年產(chǎn)量少，選擇間歇生產(chǎn)比連續(xù)生產(chǎn)要優(yōu)越許多。故而，本次設(shè)計(jì)將根據(jù)兩釜串聯(lián)的的間歇性生產(chǎn)線進(jìn)行，并以此設(shè)計(jì)其設(shè)備和工藝流程圖。 附：表3.物料物性參數(shù)[1]名稱密度（100oC）熔點(diǎn)/oC沸點(diǎn)/oC黏度/百分含量乙酸11898%乙醇98%乙酸乙酯9498%表4.乙酸規(guī)格質(zhì)量[1]：GB1628-79一級(jí)二級(jí)外觀≤鉑鈷30號(hào)，透明液體無懸浮物KMnO4試驗(yàn)/min≥——乙酸含量/%甲酸含量/%乙醛含量/%蒸發(fā)殘?jiān)?%重金屬(以Pb計(jì))/%鐵含量/% 第4章熱量核算4.1工藝流程反應(yīng)釜的簡單工藝流程圖4.2物料衡算根據(jù)乙酸的每小時(shí)進(jìn)料量為，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：物質(zhì)進(jìn)料出料乙酸乙醇乙酸乙酯0水4.3能量衡算4式中：進(jìn)入反應(yīng)器無用的能量，：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)，：離開反應(yīng)器物料的熱量，4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×102C×104D×106乙醇乙酸乙酸乙酯水℃℃，所以：乙醇的值同理：乙酸乙酯的值(3)水的值乙酸的值4氣相物質(zhì)的熱容參數(shù)[4]物質(zhì)AB×103C×105D×108E1011乙醇乙酸乙酯乙醇的值乙酸乙酯的值4℃下的焓值(1)每摩爾水的焓值同理：每摩爾的乙醇的焓值每摩爾乙酸的焓值每摩爾乙酸乙酯的焓值4（1）的計(jì)算物質(zhì)進(jìn)料出料乙酸乙醇乙酸乙酯0水（2）的計(jì)算 （3）的計(jì)算因?yàn)椋杭矗?+=求得：=2699114>0，故應(yīng)是外界向系統(tǒng)供熱。4.4換熱設(shè)計(jì)換熱采用夾套加熱，設(shè)夾套內(nèi)的過熱水蒸氣由140℃降到110℃，溫差為30℃。水蒸氣的用量忽略熱損失，則水的用量為[5][5]4.5傳熱面積校核由于反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行的反應(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。第5章設(shè)備設(shè)計(jì)與選型5.1反應(yīng)釜體及夾套的設(shè)計(jì)計(jì)算筒體和封頭的幾何參數(shù)的確定5.1.2筒體和封頭的型式選擇圓筒體，橢圓形封頭。5.1.3筒體和封頭的直徑反應(yīng)物料為液夜相類型，由表H/Di=1.0︿1.4考慮容器不是很大，故可取H/Di=1.1由式Di==反應(yīng)釜內(nèi)徑的估算值應(yīng)圓整到公稱直徑DN系列，故可取1600mm。封頭取相同內(nèi)徑，其直邊高度ho由附表12[3]初選ho=40mm。確定筒體高度H當(dāng)Dg=1600mm，ho=40mm時(shí)，由附表12[3]可查得橢圓形封頭的容積為V封=0.617m查得筒體1米高的容積V1米4m3≈m取H=1680mm則H/Di=1680/1600≈1.1選取橢圓封頭，其公稱直徑為1600mm，曲面高度為400mm，直邊高度為40mm，容積為0.617m3夾套直徑、高度的確定根據(jù)筒體的內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)計(jì)算查取，選取DN=1800的夾套。夾套封頭也采用橢圓形并與夾套筒體取相同直徑。夾套高度H2：≥,式中η為裝料系數(shù)，η，代入上式：取：H2=1200mm。釜體及夾套厚度的計(jì)算設(shè)備材料根據(jù)設(shè)備的工作條件，可選擇Q235—A作為釜體及夾套材料，由附表6[2]查得所選材料許用應(yīng)力為：[σ]100=113MPa5.1.2設(shè)備的壁厚計(jì)算釜體筒體壁厚計(jì)算內(nèi)壓設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)工作條件，可選取為設(shè)計(jì)內(nèi)壓。根據(jù)式（10-12）[2]筒體的設(shè)計(jì)厚度：≈mm式中：δd——圓筒設(shè)計(jì)厚度，mm；Di——圓筒內(nèi)徑，mm；P——內(nèi)壓設(shè)計(jì)壓力，MPa；Φ——焊接接頭系數(shù)，考慮到夾套的焊接?。ū?0-9[2]）；C2——腐蝕裕量，取2mm；[σ]t——材料許用應(yīng)力：[σ]100=113MPa。考慮到鋼板負(fù)偏差，初選C1=0.6mm（表10-10[1]）。所以，內(nèi)壓計(jì)算筒體壁厚：+=外壓設(shè)計(jì)計(jì)算按承受的外壓設(shè)計(jì)設(shè)筒體的設(shè)計(jì)壁厚δ=7mm，并決定L/Do；Do/δ之值：Do——筒體外徑，Do=Di+2δd=1600+2×7=1614mm；L——筒體計(jì)算長度，L=H2+h=1400+×400=1533mm（h為封頭的曲面高度），則：L/Do=≈，Do/δ=≈230，由圖10-15[2]查得A=，由圖10-17[2]差得B=65MPa，則許用外壓為：[P]==MPa＞0.25MPa。可見，δ=7mm滿足0.25MPa外壓穩(wěn)定要求，考慮壁厚附加量C=C1+C2=0.6+2=2.6mm后，筒體壁厚δn=δ+C=7+2.6=9.6mm，圓整到標(biāo)準(zhǔn)鋼板規(guī)格，δn取10mm。綜合外壓與內(nèi)壓的設(shè)計(jì)計(jì)算，釜體的筒體壁厚為10mm，經(jīng)計(jì)算校核，滿足設(shè)備安全要求。釜體封頭壁厚計(jì)算按內(nèi)壓計(jì)算：S封=P=0.2MPa,Di=1600mm,Φ=0.8,[σ]t=113Mpa,C=0.6+2=2.6mm,代入得S封=4.4mm.因?yàn)楦w的筒體S筒釜=10mm，考慮到封頭與筒體的焊接方便，取封頭與筒體厚S封頭=10mm經(jīng)采用圖解法外壓校核，由于[P]﹥PT，外壓穩(wěn)定安全，故用S封筒=10mm。夾套筒體壁厚設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)式（10-12）[2]筒體的設(shè)計(jì)厚度：δd=+C2=+2≈4.5mm考慮到鋼板負(fù)偏差，初選C1=0.6mm故夾套筒體的厚度為=，圓整到標(biāo)準(zhǔn)系列取6mm。經(jīng)校核，設(shè)備穩(wěn)定安全。夾套封頭壁厚設(shè)計(jì)與選擇S封夾=S封夾=+2.6≈5.1mm.圓整到規(guī)格鋼板厚度，S封夾=6mm，與夾套筒體的壁厚相同，這樣便于焊接。經(jīng)校核，設(shè)備穩(wěn)定安全符合要求。據(jù)附表12[2]可查取到夾套封頭尺寸：公稱直徑：1800mm，曲面高度：450mm，直邊高度：40mm反應(yīng)釜設(shè)計(jì)參數(shù)表4夾套反應(yīng)釜的相關(guān)參數(shù)項(xiàng)目釜體夾套公稱直徑DN/mm16001800公稱壓力PN/MPa高度/mm16801200筒體壁厚/mm106封頭壁厚/mm1065.2攪拌器設(shè)計(jì)5.攪拌器的形式選擇根據(jù)工作條件，由于物料的黏度不大，考慮到物料的流動(dòng)、攪拌目的及轉(zhuǎn)速要求，選擇攪拌器的形式為：雙葉螺旋槳式，槳葉直徑為800mm。攪拌器轉(zhuǎn)速n：根據(jù)相關(guān)的工藝經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選擇n=100rpm傳動(dòng)功率P：攪拌的雷諾數(shù)Re則：（KT可查取表3-9[1]）電機(jī)功率本設(shè)計(jì)中考慮傳動(dòng)效率為90%，則：P電===減速器的選擇根據(jù)以上計(jì)算，并查取文獻(xiàn)，選用型減速器，其出軸轉(zhuǎn)速為100rpm，適用。電動(dòng)機(jī)的選擇選用電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為：JO2-22-1攪拌軸直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算攪拌軸材料：選用Q235-A,選取其[τ]=16MPa（[τ]為軸材料的許用切應(yīng)力，單位：MPa,對(duì)于Q235-A,取12～20MPa）攪拌軸強(qiáng)度計(jì)算圓整，取d=40mm攪拌軸剛度計(jì)算（式中[θ]為軸的許用扭轉(zhuǎn)角(°/m)，對(duì)于一般的傳動(dòng)，可取～1.0(°/m)，本設(shè)計(jì)中物料黏度不大，取為）經(jīng)計(jì)算比較，軸徑為40mm滿足強(qiáng)度、剛度要求，故選擇攪拌軸徑為40mm。夾套式反應(yīng)釜附屬裝置的確定支座的選定：（以下參考書[3]）因發(fā)應(yīng)釜需外加保溫，故選B型懸掛式支座5.4.2反應(yīng)釜總重Q=Q1+Q2+Q3+Q4式中：Q1——筒體與夾套筒體總重Q2——封頭與夾套封頭總重Q3——料液重，按水壓試驗(yàn)時(shí)充滿水計(jì)Q4——附件重，人孔重900N，其它接管和保溫層按1000N計(jì)故：Q=Q1+Q2+Q3+Q4=12357+4690+53057+1900=72004N按兩個(gè)支座承載計(jì)，每個(gè)支座承載36002N由表11-6[2]選：支座B4JB/T4735-92人孔C：選用長圓型回轉(zhuǎn)蓋快開人孔人孔，400×300JB579-79-1接管及其法蘭選擇水蒸氣進(jìn)口管：φ108×4，L=200mm，10號(hào)鋼法蘭：PN0.6DN100HG20592-975.4.6冷卻水出口管：，L=150mm，無縫鋼管法蘭：PN0.6DN50HG20592-97進(jìn)料管：乙酸進(jìn)料管管徑根據(jù)管子規(guī)格圓整選用的無縫鋼管，L=150mm法蘭：PN0.25DN25HG20592-97乙醇醇進(jìn)料管管徑根據(jù)管子規(guī)格圓整選用的無縫鋼管，L=200mm法蘭：PN0.25DN50HG20592-97濃硫酸進(jìn)料管管徑根據(jù)管子規(guī)格圓整選用的無縫鋼管，L=100mm法蘭：PN0.25DN10HG20592-97出料管：出料總質(zhì)量流量因密度，則體積流量為由表1-1[4]得，因進(jìn)料黏度低，選取管道中流速則管徑根據(jù)規(guī)格選取φ57×3.5的無縫鋼管。法蘭：PN0.6DN50HG20592-97溫度計(jì)接管：，L=100mm，無縫鋼管法蘭：PN0.25DN40HG20592-97不凝氣體排出管：，L=100mm，無縫鋼管法蘭：PN0.6DN25HG20592-97壓料管：，L=200mm，無縫鋼管法蘭：PN0.25DN50HG20592-97壓料管套管：φ108×4，L=200mm，10號(hào)鋼法蘭：PN0.25DN100HG20592-97第6章 反應(yīng)釜釜體及夾套的壓力試驗(yàn)6.1釜體的水壓試驗(yàn)6616MnR的屈服極限由所以水壓強(qiáng)度足夠6壓力表的量程、水溫壓力表的最大量程：P表=2=2×=TP表4PTP表水溫≥5℃6操作過程：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，保壓不低于30，然后將壓力緩慢降至，保壓足夠長時(shí)間，檢查所有焊縫和連接部位有無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夾套的液壓試驗(yàn)6所以取6Q235—B的屈服極限由所以水壓強(qiáng)度足夠6.壓力表的量程、水溫壓力表的最大量程：P表=2=2×=TP表4PTP表水溫≥5℃6操作過程：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，保壓不低于30，然后將壓力緩慢降至，保壓足夠長時(shí)間，檢查所有焊縫和連接部位有無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)。第7章支座的選擇查化工簡明設(shè)計(jì)手冊(cè)[6]：內(nèi)徑為3000mm，厚度為8mm的16MnR的釜筒體一米重593Kg內(nèi)徑為3200mm，厚度為8mm的Q235—B的夾套筒體一米重632kg內(nèi)徑為3000mm，厚度為8mm的16MnR的釜的封頭一米重約為550Kg內(nèi)徑為3200mm，厚度為14mm的Q235—B的夾套封頭一米重1270Kg其中筒體的高度為3.9m則：QUOTE=593QUOTE3.35=1987KgQUOTE=550QUOTE2=1100KgQUOTE=1020=2KgQUOTE=2.57QUOTE632+1270QUOTE2=KgQUOTE==Kg由于還有電動(dòng)機(jī)等一些其他設(shè)配的重量為500Kg,則m總=30200Kg=302KN選用三個(gè)耳