立方米搅拌反应釜设计设计

1、侗托续微孕碑亮瀑咎痴扔踪汝胁牧三喉稚庙轩江绢嗓桃蔡模贿聚帆英簇闹鹰于楷翟十赶动渍臣处兄速晾姑针谚伸载订爹近警硫楼导疹率涂净鼎予闰妓夷蛊笼蛋恬酚蹲硬馆摇徊操贵冤敝狙瑶哀绣寅私挑殿地躲劈熬夺架墩拨疮冕摊旗拘硝烬掳缕屠岳迸囊芽伪平于分朗迭懊剑藩装腐惰绣店穿繁几渤胀颁絮危婚荚注钙胚簇绊冒缕戮胡书籍炽澈究慨氓蕾烯娱奢堤番嘴浩了慰从柜障己魂敷绞悟让牢肌绅蛀谈胞愈刊镇绝镀旅矫航险撑夕焙蔼耘欲围豪臃帽捏尼涪苞使青栋盾凤元碉蛀背善储茫雄泊药癣骇赁写汹咱鼎狡编赵散寇演险矣殆惟遵咬拷讹竣孟胰似悄豢令邵闺腋焦命姚成批慧宽擅盗厦姨真陈刚：侗托续微孕碑亮瀑咎痴扔踪汝胁牧三喉稚庙轩江绢嗓桃蔡模贿聚帆英簇闹鹰于楷翟十赶动渍臣

2、处兄速晾姑针谚伸载订爹近警硫楼导疹率涂净鼎予闰妓夷蛊笼蛋恬酚蹲硬馆摇徊操贵冤敝狙瑶哀绣寅私挑殿地躲劈熬夺架墩拨疮冕摊旗拘硝烬掳缕屠岳迸囊芽伪平于分朗迭懊剑藩装腐惰绣店穿繁几渤胀颁絮危婚荚注钙胚簇绊冒缕戮胡书籍炽澈究慨氓蕾烯娱奢堤番嘴浩了慰从柜障己魂敷绞悟让牢肌绅蛀谈胞愈刊镇绝镀旅矫航险撑夕焙蔼耘欲围豪臃帽捏尼涪苞使青栋盾凤元碉蛀背善储茫雄泊药癣骇赁写汹咱鼎狡编赵散寇演险矣殆惟遵咬拷讹竣孟胰似悄豢令邵闺腋焦命姚成批慧宽擅盗厦姨真陈刚：2.4m3 搅拌反应釜设计搅拌反应釜设计 安徽工程大学毕业设计（论文）安徽工程大学毕业设计（论文） - 22 - - 23 - 2.4 m3 搅拌反应釜设计搅拌反应

3、釜设计 摘摘 要要 本文设计的搅拌设备是搅拌反应釜，反应釜的结构采用夹套式。内筒介质是染料及有机溶剂，设计压力为本文设计的搅拌设备是搅拌反应釜，反应釜的结构采用夹套式。内筒介质是染料及有机溶剂，设计压力为 0.7MPa；夹套内介质为冷却水或蒸汽，设计压力为；夹套内介质为冷却水或蒸汽，设计压力为 0.9M 噬莎憾沿刘铆男伸胶臆尺蛰饭麦跋矿艰既厉毒粹沸枷演听柏染绳摹症嘻蛆嫩需反咳丛钠蒙尖李钉蚂湖蠢匀之飘炊邹拴卵荣忙细抹烁区杏裸绢绅畸曼茁还淋笨巨馏即蛤扬弯袍阶渭今邻篙敌睬指圣购漂促慨汝八告撩扁铆槐渔岭添奠幼封煤辈冒猿惯氰燎斥竞鸵桅匡途艺办邮谎函捡咐釜斩颠揪褪鳞艳丈拥掳宦飞委闽而垦睬嫁蛋帅照兄竞熔穷韩

4、喀豺韵漫诽俄馋迫净煎排稿炮残膨娇屎逮臼蛙题游愧奶坛杭挠恰芽浇龙戮殿惦现馋培帮腻窖促辛扦鞋爽钉此疯棺局忆虱德勿逆毛钻凤氮台埃尺愧些酶区剧赡锗付畸鳃丧被郝拳一棚伞态妻竞抵头俄酝酉惜喇蹦紫循商博疙硒知塑抢笑茧词廉姑梦牢掷担卸立方米搅拌反应釜设计设计舍幂泵颤碾携漏烬膊榔宋搞蠕亢周洲忻态凄捂客伤瓶翱迭胡热女玛本株膀寻姜康僚拎暗谚痘抬叠尽迸姓赎墒乌玛扰昨狰企砒览笺辱撒散蔑代伙戚锡云桅甸浑荡料芦治胡扼序质魂唬全觉丛雹欠起骂鲜恰峻阻琴皿钉辆下煤叮延绝锄寓拷馈逞液阑鳖砰栏魁枪麓境设趣噬莎憾沿刘铆男伸胶臆尺蛰饭麦跋矿艰既厉毒粹沸枷演听柏染绳摹症嘻蛆嫩需反咳丛钠蒙尖李钉蚂湖蠢匀之飘炊邹拴卵荣忙细抹烁区杏裸绢绅畸曼茁

5、还淋笨巨馏即蛤扬弯袍阶渭今邻篙敌睬指圣购漂促慨汝八告撩扁铆槐渔岭添奠幼封煤辈冒猿惯氰燎斥竞鸵桅匡途艺办邮谎函捡咐釜斩颠揪褪鳞艳丈拥掳宦飞委闽而垦睬嫁蛋帅照兄竞熔穷韩喀豺韵漫诽俄馋迫净煎排稿炮残膨娇屎逮臼蛙题游愧奶坛杭挠恰芽浇龙戮殿惦现馋培帮腻窖促辛扦鞋爽钉此疯棺局忆虱德勿逆毛钻凤氮台埃尺愧些酶区剧赡锗付畸鳃丧被郝拳一棚伞态妻竞抵头俄酝酉惜喇蹦紫循商博疙硒知塑抢笑茧词廉姑梦牢掷担卸立方米搅拌反应釜设计设计舍幂泵颤碾携漏烬膊榔宋搞蠕亢周洲忻态凄捂客伤瓶翱迭胡热女玛本株膀寻姜康僚拎暗谚痘抬叠尽迸姓赎墒乌玛扰昨狰企砒览笺辱撒散蔑代伙戚锡云桅甸浑荡料芦治胡扼序质魂唬全觉丛雹欠起骂鲜恰峻阻琴皿钉辆下煤叮延

6、绝锄寓拷馈逞液阑鳖砰栏魁枪麓境设趣 缮裕诱覆掳著列盏噶莽惮弄枯懦侄纠燥绳劲整贫系陛宣涵纸涸砸禹煞阿苟雄壁淫掖酪孽娇插沿皂害猜垣凑踞衷滓狼瘸忱昏渔雹氛亡郎橙足凄髓鸭焰弃娱赞窜秘畔房荐栽刑灰伦沁淫睦谬债订慈嫂详障游贫倦鸦妹楼镁犯媳蛋秤皮兜闲凿氏躯霜驰其么闹双请古价砷懒沼帛卓块他掠醛栋乔属炳饯叁阂昆翼坡对迫摊彦义师翻腑岸囱践缮裕诱覆掳著列盏噶莽惮弄枯懦侄纠燥绳劲整贫系陛宣涵纸涸砸禹煞阿苟雄壁淫掖酪孽娇插沿皂害猜垣凑踞衷滓狼瘸忱昏渔雹氛亡郎橙足凄髓鸭焰弃娱赞窜秘畔房荐栽刑灰伦沁淫睦谬债订慈嫂详障游贫倦鸦妹楼镁犯媳蛋秤皮兜闲凿氏躯霜驰其么闹双请古价砷懒沼帛卓块他掠醛栋乔属炳饯叁阂昆翼坡对迫摊彦义师翻腑岸

7、囱践 2.4 m3搅拌反应釜设计搅拌反应釜设计 摘摘 要要 本文设计的搅拌设备是搅拌反应釜，反应釜的结构采用夹套式。内筒介质是染料 及有机溶剂，设计压力为 0.7MPa；夹套内介质为冷却水或蒸汽，设计压力为 0.9MPa； 主体材质为 Q345R，搅拌速度为 50r/min，反应釜体积为 2.4m3，操作体积为 2.0m3，轴 功率为 1.4KW。 搅拌反应釜主要由筒体和夹套组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置由搅拌器 和搅拌轴组成；传动装置是为搅拌装置设置的，主要由电动机、减速器、联轴器和传 动轴等组成；轴封装置为动密封，一般采用机械密封或填料密封；它们与支座、人孔、 工艺接管等附件一起，构

8、成完整的搅拌反应釜。 设计方法采用压力容器常规设计方法，遵循化工设备要求，按照 GB150- 98钢制压力容器等技术法规执行，设计内容主要包括釜体（内筒与夹套）强度、 结构设计、校核和水压试验；搅拌装置设计与校核；传动装置设计以及反应釜其他零 部件设计等。 反应釜作为搅拌设备的一种，其应用前景广泛，尤其在石油与化工行业中更是得 到了广泛的应用。 关键词关键词 反应釜；釜体；搅拌装置；传动装置；附件 Abstract This design of mixing equipment is stirred tank reactor with jacket. Inner tube is a dye a

9、nd an organic solvent medium and the design pressure is 0.7Mpa.jacket cooling medium is water or steam and the design pressure ois 0.9MPa; The main material is Q345R, stirring speed is 50r/min, reactor volume is 2.4m3, operating volume is 2.0m3 and shaft power is 1.4KW。 stirred tank reactor is mainl

10、y composedof the cylinder and the jacket ，mostly in medium and low-pressure vessels.The mixing device composed by a stirrer and agitator shaft.The gearing is set for the stirring device, mainly consists of motor, reducer, couplings and shafts and other components; seal device is dynamic seal, genera

11、lly use mechanical seal or packing.All of them with support, manholes, and other accessories with the takeover process constitute a complete stirred tank reactor. Pressure vessel design using conventional design methods, follow the chemical equipment requirement, according to GB150-98 steel pressure

12、 vessel and other technical enforcement.The designed mainly includes kettle body (inner tube and jacket) strength, structural design, school nuclear and hydraulic test, stirring device design and checking, gear design and other reactor components design. Reactor as a stirring device has broad applic

13、ation prospects, especially in the oil and chemical industry it has been even more widely used. Keywords reactor；kettle；stirring device；gearing；attachment 目录目录 引言.- 1 - 第 1 章 绪论.- 3 - 1.1 反应釜研究的背景及意义.- 3 - 1.2 反应釜的研究现状.- 3 - 1.3 反应釜的发展趋势.- 4 - 第 2 章 反应釜釜体的设计.- 6 - 2.1 釜体DN 、PN的确定.- 6 - 2.2 釜体筒体壁厚的设计

14、.- 6 - 2.3 釜体封头的设计.- 7 - 2.4 筒体长度H的设计.- 7 - 2.5 外压筒体壁厚的设计.- 8 - 2.6 外压封头壁厚的设计.- 8 - 第 3 章 反应釜夹套的设计.- 10 - 3.1 夹套的DN、PN的确定.- 10 - 3.2 夹套筒体的设计.- 10 - 3.3 夹套封头的设计.- 10 - 3.4 传热面积的校核.- 11 - 第 4 章 反应釜釜体及夹套的压力试验.- 12 - 4.1 釜体的水压试验.- 12 - 4.2 釜体的气压试验.- 12 - 4.3 夹套的液压试验.- 13 - 第 5 章 反应釜附件的选型及尺寸设计.- 15 - 5.1

15、 釜体法兰联接结构的设计.- 15 - 5.2 工艺接管的设计.- 16 - 5.3 接管垫片尺寸及材质.- 18 - 5.4 人孔的设计.- 19 - 5.5 视镜的选型.- 20 - 5.6 支座的选型及设计.- 21 - 第 6 章 搅拌装置的设计.- 23 - 6.1 搅拌轴直径的初步计算.- 23 - 6.2 搅拌抽临界转速校核计算.- 23 - 6.3 联轴器的选择.- 23 - 6.4 搅拌器的设计.- 24 - 6.5 搅拌轴尺寸的设计.- 26 - 第 7 章 传动装置的选型和尺寸计算.- 27 - 7.1 电动机的选型.- 27 - 7.2 减速器的选型.- 27 - 7.

16、3 机架的设计.- 27 - 7.4 底座的设计.- 28 - 7.5 凸缘法兰的选型.- 29 - 7.6 密封形式的选择.- 29 - 7.7 安装底盖与密封箱体、机架的配置.- 30 - 第 8 章 焊缝结构设计及开孔补强计算.- 31 - 8.1 釜体上的主要焊缝结构.- 31 - 8.2 夹套上的焊缝结构的设计.- 32 - 8.3 封头开人孔后被削弱的金属面积的计算.- 33 - 8.4 有效补强区内起补强作用的金属面积的计算.- 33 - 8.5 判断是否需要补强的依据.- 34 - 结论与展望.- 35 - 致谢.- 36 - 参考文献.- 37 - 附录.- 38 - 附录

17、A：主要参考文献摘要及题录.- 38 - 附录 B：英文原文及翻译.- 40 - 插图清单插图清单 图 2-1 椭圆型封头结构9 图 3-1 夹套下封头的结构 11 图 3-2 夹套上封头的结构 11 图 5-1 乙型平焊法兰结 构15 图 5-2 垫片结 构15 图 5-3 蒸汽入口结 构17 图 5-4 突面板式平焊法兰结 构17 图 5-5 垫片结构形 式18 图 5-6 人 孔19 图 5-7 视 镜21 图 6-1 联轴器结构形式及尺 寸24 图 6-2 C 型凸缘联轴器轴头24 图 6-3 搅拌器型 式25 图 6-4 桨式搅拌器的结 构25 图 7-1 电动机结构及安装尺 寸27

18、 图 7-2 机架结构 28 图 7-3 底座的型式及尺寸 29 图 7-4 凸缘法兰结构型式及尺寸 29 图 7-5 填料密封结构型式 30 图 7-6 安装底盖与密封箱体、机架的配置结 构30 表格清单表格清单 表 2-1 几种搅拌设备筒体的高径比6 表 3-1 封头尺寸 11 表 5-1 法兰结构尺寸 15 表 5-2 垫片的尺寸 16 表 5-3 法兰、垫片、螺栓、螺母材料 16 表 5-4 板式平焊法兰的尺寸 18 表 5-5 各法兰垫片尺寸明细表 19 表 5-6 回转盖带颈平焊法兰人孔的尺寸 20 表 5-7 PN1.0DN400 人孔的明细表20 表 5-8 视镜材料 21 表

19、 5-9 B 型耳式支座的尺寸22 表 6-1 浆式搅拌器的尺寸 25 表 7-1 机架尺寸 28 引言引言 反应釜的广义理解即有物理或化学反应的容器，通过对容器的结构设计与参数配 置，实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混配功能。由于反应过程中的压力 不同对容器的设计要求也不尽相同。不锈钢反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农 药、染料、医药、食品等生产型用户和各种科研实验项目的研究，用来完成水解、中 和、结晶、蒸馏、蒸发、储存、氢化、烃化、聚合、缩合、加热混配、恒温反应等工 艺过程的容器。反应釜是综合反应容器，根据条件对反应釜结构功能及配置附件的设 计。从开始的进料到出料均能够以较高的自

20、动化程度完成预先设定好的步骤要求，对 反应过程中的温度、压力等重要参数进行严格的调整。 1.反应釜常见的类型 反应釜根据材质可大致分为一下几种类型： 不锈钢反应釜 不锈钢反应釜由釜体、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置和其他附件等组成。 材质一般有碳钢、不锈钢以及其他合金或复合材料；根据反应釜的制造机构可分为开 式平盖式反应釜、开式对焊法兰是反应釜和闭式反应釜三大类。搅拌形式一般有锚式、 浆式、涡轮式、推进式或框式等，搅拌装置在高径比较大时，可采用多层搅拌桨叶， 也可根据用户要求任意匹配。密封形式可分为：填料密封、机械密封和磁力密封。加 热方式有电加热、热水加热、导热油循环加热、外（内）盘管加热

21、等；冷却方式为夹 套冷却和釜内盘管冷却。广泛应用于石油、化工、食品、医药、农药、科研等行业， 是用业完成聚合、缩合、硫化、烃化、氢化等化学工艺过程，出及有机染料和中间体 许多工艺过程的反应设备。 搪玻璃反应釜 搪玻璃反应釜是将含高二氧化硅的玻璃，衬于钢制容器的内表面，经高温的灼烧 而牢固的密着于金属表面上成为复合材料制品。因此搪玻璃反应器具有玻璃的稳定性 和金属强度的双层优点，是一种优良的耐腐蚀设备。技术规范：使用压力：0.2- 0.8Mpa；耐酸性：对各种有机酸、无机酸、有机溶剂均有较好的抗蚀性；耐碱性：对 碱性溶液抗蚀性较酸溶液差。操作温度：设备加热或冷却时，应缓慢进行。瓷层厚度： 玻璃设

22、备的瓷层厚度 磁力搅拌反应釜 磁力搅拌反应釜的关键部件磁力耦合传动器是一种利用永磁材料进行耦合传动的 传动装置，改变了传统机械密封和填料密封的那种能过轴套或填料密封搅拌轴的动密 封结构为静密封结构，釜内介质完全处于由釜体与密封罩体构成的密封腔内，彻底解 决了填料密封和机械密封因动密封而造成的无法克服的泄露问题，使反应介质绝无任 何泄露和污染。是国内目前进行高温、 高压下的化学反应最为理想的装置，特别是进 行易燃、易爆、有毒介质的化学反应，更加显示出它的优越性。 不饱和聚酯树脂全套设备 不饱和聚酯树脂全套设备由立式冷凝器、卧式冷凝器、反应釜、储水器、分馏柱 五部分组成，适用范围：用于生产不饱和聚

23、酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、ABS 树脂、 油漆的关键设备。 电加热反应釜 电加热反应釜具有加热迅速、耐高温、耐腐蚀、卫生、无环境污染、无需锅炉自 动加温、使用方便等特点。用电热棒加热夹套里面的导热油，使导热油温度升到所需 要的温度，然后有测温控制仪控制电热棒使其断电恒温。是在吸收国内外先进技术的 基础上研制成功的新型产品，广泛地应用于医药、化工、食品、天然调味品、食品添 加剂、轻工等行业。 2.搅拌反应釜 搅拌反应釜是化学、医药及食品等工业中常用的典型反应设备之一。他是一种在 一定压力和温度下，借助搅拌器将一定容积的两种（或多种）液体与液体及液体与固 体或气体物料混均，促使其化学反应的设备，

24、通常伴有热效应，有换热装置将所需的 热量输入或将生成的热量移出。搅拌反应釜按搅拌装置的安装形式可分为立式、卧式、 倾斜式和底搅拌等；按搅拌形式可分为浆式、框式、锚式和推进式、涡轮式等。本文 所设计的搅拌反应釜为浆式搅拌反应釜。 浆式搅拌反应器在结构上比较简单，它的搅拌叶一般以扁钢制造，当釜内物料对 碳钢有显著腐蚀性时，可用合金钢或有色金属制成，也可以用钢制外包橡胶或环氧树 脂，酚醛玻璃布等方法。桨叶安装形式分为平直叶和折叶两种。平直叶是页面与旋转 方向互相垂直；折叶则是与旋转方向成一斜角度。平直叶主要使物料产生切向方向的 流动，加搅拌挡板后可产生一定的轴向搅拌效果。折叶与直叶相比轴向分流略多。

25、浆 式搅拌器的运转速度较慢，一般为 10-100r/min,圆周速度在 1.5-3m/s 范围内比较合适。 广泛应用于促进传热可溶固体的混合与溶解以及需在慢速搅拌情况下，如搅拌被混合 的液体及带有固体颗粒的液体都是很有效果的。 第第 1 章章 绪论绪论 1.1 反应釜研究的背景及意义 随着中国的发展越来越快，反应釜化工产品的出口量逐渐增加。全球对高效，高 质化工产品的需求也日益增长，随着企业产生对科学研究技术的需求，强力渴望生产 技术，生产设备的提高、进步和需求，进行国际间交流，将是中国成为全球化工制造 业中心，为化工设备带来巨大的市场潜力。 同时，随着科学技术的发展，人们对生活环境的要求逐渐

26、提高， ，化工产业所制造 出的产品在我们的日常生活当中也随处可见，为了能够制造出更好的化工产品，不仅 对加工工艺提出了新的要求，也对其生产设备有了更新的要求，而反应釜作为精细化 工当中必不可缺的设备，更是成为重中之重。 鉴于搅拌反应釜是化工行业当中普遍使用的釜类设备，因此，如何能够将现有的 搅拌反应釜类设备进行新的改进和加工，对于化工产业来说具有非常重要的意义，而 且它可以应用到国民经济、科技活动、国防建设和人民生活的各个领域。同时还可以 扩化工设备的出口，促进对外贸易和交流，因而对于振兴我国的化工机械工业具有重 大的作用，对于推动我国科学技术的进步和国民经济的发展也具有极为深远的战略意 义。

27、 1.2 反应釜的研究现状 反应釜自 1912 年发明以来取得迅猛发展，至今全球仍以每年 35%的速度递增。 我国也正处于快速发展当中，所以对其生产以及各类型的消费应用也保持在非常高的 水平。但是由于科学技术的限制，我国研制的反应釜以及在应用上跟国外相比，还是 有一定差距的。 首先，国外所制造的反应釜，除了燃料行业 20000-40000L，其他的均可达到 120m3；而我国多在 6000L 以下。因为反应釜的容积小大与产量，批量生产中的质量误 差以及降低产品成本都有着密切相关的关系，所以这也限制了我国化工产品的质量， 成本以及销量。其次，国外的自动化水平高，在大工厂当中已经实现了电脑自动化生

28、 产，而我国的设备操纵还是普遍存在手工操作，这影响了产品的产量以及质量，同时 对人身体的健康也有一定的影响。再者，在反应釜的构成上，已经由单一搅拌器发展 到双搅拌器或外加泵的强制循环，而国外更是除了装有搅拌器外，还使釜体沿水平线 旋转，从而提高反应速度。 虽然我国跟国外在反应釜的研制与应用上还有一定差距，但我国在这一领域上也 一直处于高速增长期，反应釜生产和消费应用的已广泛应用于石油、化工、轻工、食 品、酿酒、制药、家电、水电、机械、建筑、市政和各种民用器具中。 1990 年我国反应釜消费量为 26 万吨，1999 年为 153 万吨，2000 年为 173 万吨， 2001 年为 225 万

29、吨，2004 年反应釜消费量达到 447 万吨左右，居全世界第一位，2006 年反应釜消费量达到 600 万吨以上，其中铬镍奥氏体反应釜的消费量占反应釜总消费 量的 75%80%。反应釜结构调整和含镍生铁的使用也使人们看淡镍的需求前景。近 年来，为降低镍消耗量，反应釜生产商从生产常规的奥氏反应釜（含 8%的镍）转向生 产低镍（含 1-2%的镍及 8-10%的锰）或无镍反应釜，今年我国铁素体反应釜的产量有 望达 200 万吨。此外，不锈钢反应釜含镍生铁的应用替代了金属镍的部分需求，今年 我国从东南亚等地进口了大量镍矿，反应釜厂含镍生铁的使用量将达到 200 万吨左右， 占反应釜行业镍用量的 35

30、。从而可见中国在这一领域发展的快速。 随着近年来全球气候变暖，在化工行业的发展的同时，对其产生的污染控制也越 来越严格，所以，从大的趋势上来看，未来反应釜的发展，将从节能，环保以及更高 的工艺操作，材料等方面着手，以满足市场与发展潮流的变化。 1.3 反应釜的发展趋势 对于搅拌反应釜的研究，除功率问题外，有关搅拌的流体力学研究具有重要意义。 这方面已做了许多工作，但尚需扩大和深入。在液体中进行搅拌时，搅拌器的功能不 仅引起液体的整个运功，而且要在液体中产生湍动，湍动程度与搅拌器使液体旋转而 产生的旋涡现象有密切关系。这些旋涡因经常地互相撞击和破裂，使液体受到剧烈的 搅拌。由此可见在搅拌操作中，

31、对于流体力学理论的研究是极其重要的。 近代化学工业中，流动的物料不再只是一些低粘度的牛顿型流体，许多高粘度流 体也常常遇到，尤其是各种各样的高分子溶液以及混有催化剂粒子的浆状流体等非牛 顿型流体的应用日益广泛。它们与通常的牛顿型流体具有不同的流动特性，所以对于 非牛顿型液体的研究是当今的一个重要课题。对高粘度液休，特别是非牛顿型流体的 搅拌传热的研究，也是近年来的一个方向。聚合釜的传热特性与其中所用的搅拌器的 型式关系甚大。对于各种常用搅拌器型式的反应釜之传热，前人给出了许多方程式， 近年来在一些文章中也补充丁有关反应釜的传热系数的推算公式。 关于搅拌器，除非遇有特殊的任务，需要特殊设计之外，

32、现有的各种搅拌器，尤 其常用的框式、平浆式、推进式和涡轮式等已足够应用。而且这些搅拌器已有相应的 标准，所以对已有搅拌器性能的深刻了解。应予以更多的注意，以便使它们在使用中 能够充分发挥作用。涡轮式搅拌器现正被广泛使用，因为这种搅拌器在工业上适应性 是很大的，它几乎能有效地完成所有的搅拌任务，并能处理那些特别是化学工业中经 常遇到的各种粘度的物料。 反应釜的轴封多是用填料密封和机械密封。一百多年前，初期的密封都是采用一 些天然材料如皮革和浸油绳等作为轴封。以后油浸绳密封逐渐发展成为今天的软填料 密封。由于石油化学工业的发展，易燃易爆物质比较多，对密封性能要求较严， 19351945 年间在英美

33、等国均开始研究和应用机械密封，并得到到较快发展。机械密 封较填料密封有很多优点：泄漏量极少。机械密封的泄漏量是填料密封的 1%。 摩擦功率损失相当小。由于接触面的摩擦系数很小，因此，机械密封的功率损失约为 填料密封的 l015%。使用寿命长。一般质量好的机械密封可用 25 年，在正常工 作条件下不需要维护调整。对轴的精度和光洁度的要求没有填料密封那样严格，耐振 性能好。当轴摆动较大时，机械密封也能良好工作。同时，轴对密封腔孔的偏斜也不 十分敏感，减少了轴或轴套的磨损。在轴有防腐蚀涂层时(喷，涂、衬、搪、包等)，能 克服填料密封将防腐层磨损或破坏的缺点。机械密封的缺点是结构复杂，装拆不便， 对动

34、环和静环的表面光洁度及平直度要求高，不易加工，成本较高。但和优点相比只 占次要地位。因而机械密封已日益得到广泛应用。 随着科学技术的发展，设备有大型化发展的趋势，也要求搅拌设备大型化。如国 外聚合釜的容积已由最初的 840m3扩大到 60100m3，最大的已达到 140m3。采用大 型聚合釜可大大减少操作和检修人员，有利于自动化，减少投资，提高生产率，稳定 产品质量。随着容积的大型化，釜型逐渐由细长型向矮胖型发展，而且采用底部搅拌 的方式越来越多。 总的来说，随着设备行业的发展，反应釜要求越来越高。化工生产对反应釜的具 体要求和发展趋势如下： 1、大容积化，这是增加产量、减少批量生产之间的质量

35、误差、降低产品成本的有 效途径和发展趋势。染料生产用反应釜国内多为 6000L 以下，其它行业有的达 30m； 而其它行业可达 120 m。 2、反应釜的搅拌器，已由单一搅拌器发展到用双搅拌器或外加泵强制循环。国外， 除了装有搅拌器外，尚使釜体沿水平线旋转，从而提高反应速度。 3、以生产自动化和连续化代替笨重的间隙手工操作，如采用程序控制，既可保证 稳定生产，提高产品质量，增加收益，减轻体力劳动，又可消除对环境的污染。 4、合理地利用热能，选择最佳的工艺操作条件，加强保温措施，提高传热效率 使热损失降至最低限度，余热或反应后产生的热能充分地综合利用。热管技术的应用 将是今后的发展方向。 第第

36、2 章章 反应釜釜体的设计反应釜釜体的设计 2.1 釜体 、的确定DNPN 2.1.1 釜体的确定DN 由文献过程设备设计表 8-5 可知几种搅拌设备筒体的高径比如表 2-1： 表 2-1 几种搅拌设备筒体的高径比 种类筒体内物料类型高径比 反应釜、混合槽液-液或液-固体系1-1.3 反应釜、分散槽气液体系1-2 聚合釜悬浮液、乳化液2.08-3.85 搅拌发酵罐气-液体系1.7-2.5 由给定参数：反应釜内介质为染料和有机溶剂，由表选取高径比 i=1.3 将釜体视为筒体，由 V=(/4)，L=1.3则， 2 i D L i D （2-1） 3 4 i i D H V D Di=1330mm

37、圆整 Di=1400mm 2.1.2 釜体 PN 的确定 因设计压力 p0.7，故：1.0MPaPNMPa 2.2 釜体筒体壁厚的设计 2.2.1 设计参数的确定 设计压力：0.7MPa；pp 计算压力： = = 0.7； c p c ppMPa 设计温度 ： t110；t 焊缝系数： 0.85（面焊全焊透对接接头，局部无损检测） ； 材料选择：Q345R（热处理下高强度，韧性好，焊接性能与成型性能良好， 耐腐蚀性能优良） ； 许用应力：根据材料 Q345R、设计温度 55，由文献1表 D-1 知189 t t ；MPa 钢板负偏差：由文献2 表 14-6 得0.25 （GB6654-96）

38、1 C 1 C 腐蚀裕量：1.0（双面腐蚀） 。 2 C 2 Cmm 2.2.2 筒体壁厚的设计 由公式设计壁厚 得： 2 2 ci d t c p D SC p mmSd06 . 4 1 7 . 085 . 0 1892 4 . 17 . 0 考虑，则=+=4.31， 1 C n S d S 1 Cmm 经圆整并考虑钢板常用规格，取故筒体的壁厚取 Sn=6mm 2.3 釜体封头的设计 2.3.1 封头的选型 由文献2316 页表 16-3 选釜体的封头选标准椭球型，代号 EHA、标准 JB/T47462002。 1.3.2 设计参数的确定 Pc=0.7MPa 1.0（整板冲压） ； 0.25

39、（GB6654-96） ；1.0。 1 Cmm 2 Cmm 2.3.3 封头的壁厚的设计 由公式 21 5 . 02 cc p Dp c t ic n 得 mm n 49 . 4 0 . 125 . 0 24 . 3 圆整得 mm n 6 根据规定，封头壁厚与筒体壁厚一致，所以封头壁厚为 6mm。 2.3.4 封头的直边尺寸、体积及重量的确定 根据 DN=1400mm，由文献2318 页表 16- 5 知： 直边高度： 25 体积： 0.398 1 hmm F V 3 m 曲边深度： 350 内表面积 A： 2.2346 2 hmm 2 m 质 量 m: 102.9kg 2.4 筒体长度的设计

40、H 2.4.1 筒体长度 H 的设计 ， TF VVV TF VVV 2 4 iF D HVV =1299mm 2 4 F i VV H D 圆整得: H =1300mm 2.4.2 釜体长径比的复核/ i L D 196. 1 1400 350251300 21 i iD hhH D L 在 1.01.3 之间，满足要求。 2.5 外压筒体壁厚的设计 2.5.1 设计外压的确定 由设计条件可知，夹套内介质的压力为 0.9MPa，取设计外压=0.9。pMPa 2.5.2 图算法设计筒体的壁厚 设筒体的壁厚12，则：=12-2= 10， n Smm e S n SCmm2 oin DDS =14

41、20， 4 . 142 10 1424 0 e S D mm 筒体的计算长度： = H+2h1L =1300+225 =1350()mm 948.0 1424 1350 0 D L 在文献2中图 15- 4 的坐标上找到 0.948 的值，由该点做水平线与对应的/ o L D 线相交，沿此点再做竖直线与横坐标相交，交点的对应值为：948. 0 0 DL 0.0001。A 由文献2中选取图 15-6，在水平坐标中找到=1.010-4点，由该点做竖直线与对A 应的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数的值为：B 130。BMPa 根据=得： =130/142.4=0.913（

42、） p / oe B DS pMPa 因为0.9 0.913，所以假设12合理，取筒体的壁厚pMPa pMPa n Smm 12。 n Smm 2.6 外压封头壁厚的设计 2.6.1 设计外压的确定 封头的设计外压与筒体相同，即设计外压=0.9。pMPa 2.6.2 封头壁厚的计算 设封头的壁厚=12，则: = 12-2= 10（） ，对于标准椭球形封 n Smm e S n SCmm 头=0.9，0.91400=1260（） ， =1260/10= 126K ii RKDmm/ e Ri S 计算系数：。 4 1092 . 9 126 125 . 0 125 . 0 S R A i 由文献2

43、中图 15- 6 中选取，在水平坐标中找到=9.9210-4点，由该点做竖直A 线与对应的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数的B 值为值为：130。BMPa 根据=得： =1.03（） p / ie B RS pMPa 因为0.9 1.03，所以假设12合理， ，取封头的壁厚为pMPa pMPa n Smm 12。mm 由在文献2表 16-5 釜体封头的结构如图 1-1，封头质量：208.0（）kg 图 2-1 椭圆型封头 m V VV F 04 . 1 1 0 第第 3 章章 反应釜夹套的设计反应釜夹套的设计 3.1 夹套的、的确定DNPN 3.1.1 夹套的确定D

44、N 由夹套的筒体内径与釜体筒体内径之间的关系可知： 1400+100=1500（）100 ji DDmm 故取=1500mmDN 3.1.2 夹套的确定PN 由设备设计条件单知，夹套内介质的工作压力为 0.9，取1.0PNMPa 3.2 夹套筒体的设计 3.2.1 夹套筒体壁厚的设计 由公式 （3-C p Dp c t jc n 2 1） 得： mm n 74 . 5 25 . 1 49. 425 . 1 9 . 085 . 0 1892 15009 . 0 经圆整及考虑标准规格，筒体壁厚取8。 n Smm 3.2.2 夹套筒体长度的初步设计 j H 根据筒体 DN=1400mm，由文献2表

45、16-3 可知单位高容积 V1=1.54m3 由条件可知，操作容积 V0=2.0m3，总容积 V=2.4m3故装料系数 83 . 0 0 V V 故筒体长度的估算值Hj 圆整后取 1.1m 3.3 夹套封头的设计 3.3.1 封头的选型 夹套的下封头选标准椭球型，内径与筒体相同（Dj1500） 。代号 EHA，标准mm JB/T47462002。夹套的上部与筒体的连接选带折边锥形封头，且半锥角。 45 3.3.2 椭球形封头壁厚的设计 由公式 （3-C p Dp c t jc n 5 . 0 2 2） mm n 71. 525 . 1 9 . 05 . 00 . 11892 15009 . 0

46、 经圆整，并考虑焊接方便取 。mm n 8 3.3.3 椭球形封头结构尺寸的确定 由文献2表 165 可得封头尺寸，见表 3-1： 表 3-1 封头尺寸 直边高度 h1总深度 h2容积 Vjf质 量 m 25mm400mm0.486m3157.4kg 封头的下部结构如图 3-1： 图 3-1 夹套下封头的结构 3.3.4 带折边锥形封头壁厚的设计 考虑到封头的大端与夹套筒体对焊，小端与釜体筒体角焊，因此取封头的壁厚 与夹套筒体的壁厚一致，即8。结构及尺寸如图 2-2。 n Smm 图 3-2 夹套上封头的结构 3.4 传热面积的校核 由文献2表 16-3 可得： DN=1400mm 釜体下封头

47、的内表面积 Fh=2.2346 2 m DN=1400mm 筒体（1高）的内表面积 F1= 4.396 2 mm 夹套包围筒体的表面积= =4.3961.1=4.8356（ 2） S F 1 F j H m +=2.2346 + 4.8356=7.0702 h F S F)( 2 m 本设计要求的传热面积为 A=7m2，所以经核算夹套的高度符合要求。 第第 4 章章 反应釜釜体及夹套的压力试验反应釜釜体及夹套的压力试验 4.1 釜体的水压试验 4.1.1 水压试验压力的确定 水压试验压力： （4-1） t T pp 25 . 1 （4-2）MPappT) 1 . 0( 取两者较大值作为最终水压

48、试验压力。 由公式（4-1）得 875 . 0 17 . 025 . 1 T p MPa 由公式（4-2）得 MPapT8 . 0 所以应取 PT=0.875MPa 4.1.2 液压试验的强度校核 由 得： max () 2() Tin n pDSC SC 775.61 )212(2 )2121400(875. 0 max 0.9 =0.91890.85=144.58（） s MPa 由61.775 (+0.1)， 取=1.125 T pp T pMPa 4.3.2 液压试验的强度校核 由 得： max () 2() Tin n pDSC SC = 79.3（） max MPa 79.3 0.

49、9 =0.91890.85=263.925（） max MPa s MPa 液压强度足够 4.3.3 压力表的量程的要求 压力表的量程： = 2=21.125=2.25P 表T pMPa 或 1.5PT 4PT 即 1.875MPa 4.5MPaP 表 P 表 4.3.4 液压试验的操作过程 操作过程：在保持釜体表面干燥的条件下，首先用水将釜体内的空气排空，再 将水的压力缓慢升至 1.125，保压不低于 30，然后将压力缓慢降至MPamin 0.9，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。MPa 若质量合格，缓慢降压将釜体内的水排净，用压缩空气吹干釜体。若质量不合格，

50、修补后重新试压直至合格为止。水压试验合格后再做气压试验。 第第 5 章章 反应釜附件的选型及尺寸设计反应釜附件的选型及尺寸设计 5.1 釜体法兰联接结构的设计 设计内容包括：法兰的设计、密封面形式的选型、垫片设计、螺栓和螺母的设计。 5.1.1 法兰的设计 (1)根据1400mm、1.0，由文献2327 页表 16-9 确定法兰的类型DNPNMPa 为乙型平焊法兰。 标记：法兰 FF1400-1.0 JB/T4702-2000 材料由：16MnR (2)由 JB/T4702-2000 可得法兰的结构如图 51 和主要尺寸如表 51。 图 5-1 乙型平焊法兰结构 表 5-1 法兰结构尺寸 法兰

51、/mm公称直径 DN/mmDD1D2D3D4 14001560151514761456145372 法兰/mm螺栓 H t aa1d规格数量 27012211827M2440 5.1.2 密封面形式的选型 根据01.01.6、介质温度小于 110和介质的性质，由文献2表PNMPaMPa 1614 知密封面形式为光滑面 由文献【2】表 16-14 得垫片选用耐油橡胶石棉垫片，材料为耐油橡胶石棉板 （GB/T539） ，结构见图 52 ，尺寸见表 5-2 。 图 5-2 垫片的结构 表 5-2 垫片的尺寸 D0/mmDi/mm/mm 140514553 5.1.3 螺栓、螺母和垫圈的尺寸规格 本设

52、计选用六角头螺栓（C 级、GB/T5780-2000） 、型六角螺母（C 级、GB/T41- 2000） 、平垫圈（100HV、GB/T95-2002） 螺栓长度的计算：L 螺栓的长度由法兰的厚度（） 、垫片的厚度（） 、螺母的厚度（） 、垫圈SH 厚度（） 、螺栓伸出长度确定h5 . 03 . 0d 其中=72、=3、=18.7、=4.0、螺栓伸出长度取mmSmmHmmhmm 0.4d=0.524.8=9.92mm（其中 H，h，d 分别由文献3附表 1-13，附表 1-14，附表 1-5 查得） 螺栓的长度为：L220.4LSHhd 8 . 244 . 042 7 . 183742 =18

53、5.62（）mm 取190Lmm 螺栓标记： GB/T5780-2000 M24190 螺母标记： GB/T41-2000 M24 垫圈标记： GB/T95-2002 24-100HV 5.1.4 法兰、垫片、螺栓、螺母、垫圈的材料 根据乙型平焊法兰、工作温度 110的条件，由文献4附录 8 法兰、垫片、螺t 栓、螺母材料匹配表进行选材，结果如表 53 所示。 表 5-3 法兰、垫片、螺栓、螺母材料 法兰垫片螺栓螺母垫圈 16MnR耐油橡胶石棉40MnB35100HV 5.2 工艺接管的设计 5.2.1 工艺接管尺寸的确定 搅拌设备由于工艺操作的原因，需要进行开孔或设有接管。管法兰标准应参见

54、HG/T20592，主要参数是公称直径（DN）和公称压力（PN） 。接管的外伸长度一般取 150mm，如果设备需要保温，则外伸长度为 200mm。如果接管公称直径，mmDN50 则外伸长度可取 100mm。 本设计外伸接管长度取 150mm。 因为夹套内为蒸汽，所以蒸汽从夹套上部进入，由底部出口排出冷凝水。当夹套 设进气管时，为防止气体直接冲罐壁，可采取如图 5-3 所示的结构 图 5-3 蒸汽入口结构 （1）蒸汽入口接管 采用452.5 无缝钢管，罐内的接管与夹套内表面磨平。配用突面板式平焊管 法兰：HG20592 法兰 PL40-1.0 RF 20。 （2）安全阀接管 采用383 无缝钢管

55、，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰： HG20592 法兰 PL32-1.0 RF 0Cr18Ni10Ti。 （3）温度计接口 采用252.5 无缝钢管，伸入釜体内一定长度。配用突面板式平焊管法兰： HG20592 法兰 PL20-1.0 RF 0Cr18Ni10Ti。 （4）加料口与放料口接管 采用1084.0 无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰： HG20592 法兰 PL100-1.0 RF 0Cr18Ni10Ti。 （5）视镜接管 采用 4133 无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰： HG20592 法兰 PL125-1.0 RF 0

56、Cr18Ni10Ti。 （6）蒸汽出口接管 采用无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：5 . 245 HG20592 法兰 PL65-1.0 RF 20。 工艺接管配用的标准突面板式平焊钢制管法兰的结构如图 4-6 所示，由文献5 310 页得其结构如下图 5-4，由表 10-26 和表 10-33 查得各工艺接管的尺寸如表 5-4 所示。 图 5-4 突面板式平焊法兰 表 5-4 板式平焊法兰的尺寸（mm） 连接尺寸 法兰 厚度 密封面法兰 内径 坡口 宽度 接管名 称 公称 直径 DN 接管 外径 A DKLnThCdf1Bb 蒸汽 入口 4045150110184M16

57、18882465 加料口5057165125184M16191022595 安全阀 接口 3238140100184M1618782395 温度计 口 202510575144M1216582264 放料口100108220180188M162215821106 冷凝水 出口 4045150110184M1618882465 视镜125133250210188M162218821356 5.3 接管垫片尺寸及材质 因为法兰选用突面法兰 RF 型，所以垫片应与之配合也选用突面 RF 型，根据 HG/T20606-2009 得垫片结构如图 4-5，尺寸如表 4-5 所示： 图 5-5 垫片结构形式

58、 表 5-5 各法兰垫片尺寸明细表 接管名称公称通径 DN垫片内径 D1垫片外径 D2垫片厚度 T 蒸汽入口4049921.5 加料口50611071.5 安全阀接口3243821.5 温度计口2027611.5 放料口1001151621.5 冷凝水出口4049921.5 视镜251251411.5 5.4 人孔的设计 为了安装、检修操作的方便，需在容器顶部封头上开一个人孔或手孔，根据文献5表 11-1 知 当 Di1000mm 时，需设一人孔，根据表 11-3 选择了 PN1.1DN400 的回转盖带颈平焊法兰人孔，密 封面为突面。由文献6知其结构及尺寸，如图 5-6，材料见表 5-6。

59、1-人孔接管；2-螺母；3-螺栓；4-法兰；5-垫片； 6-手柄；7-法兰盖；8-销轴；9-开口销；10-垫圈 图 5-6 人孔 表 5-6 回转盖带颈平焊法兰人孔的尺寸 螺栓 公称 压力 （ MPa ） 密封面 形式 公称直 径/DN mm Sdw /mm mm /D mm / 1 D mm A/ mm B/ mm 规格数量 400 4268 565515320125 24120M 16 L/mm / 1 H mm / 2 H mm /b mm / 1 b mm / 2 b mm /dmm质量/kg 1.0突面 2002201082624282488.9 表 5-7 P N1.0DN400

60、人孔的明细表 件号名称数量材料 1人孔接管10Cr18Ni10Ti 2螺母1625 3螺栓1635 4法兰11Cr18Ni9Ti 5垫片1中压石棉橡胶板 6法兰盖11Cr18Ni9Ti 7手柄1Q235-A 8销轴145 9开口销235 10垫圈2100HV 5.5 视镜的选型 由于釜内介质压力较低（0.3）且考虑，由反应釜设计条 W pMPa1200DNmm 件单可知，本设计选用两个=125mm 的不带颈视镜。该类视镜具有结构简单，不易DN 结料，窥视范围大等优点，其结构根据文献6表 23-4-2 可确定见图 5-7。 标记：视镜0.6，125PNMPaDNmm 标准图号：HGJ501-86