聚合釜设计参考示例

1、1概述（现状、应用：;工艺配方：;性能指标：;主要原料及主要特性参数：）2生产工艺流程【工艺路线的选择; 工艺流程图（详见工艺流程图）；工艺流程叙述（生产操作过程、 各控制参数、操作时间等）】3生产控制及三废处理各岗位生产控制（各岗位控制条件；）三废处理（废水及废液；废渣；废气）4设备选型原则主要设备的选型原则（反应釜的选型原则、搅拌器的选型原则）辅助设备选型原则（泵的选型原则、各辅助设备（具体选型见后面章节）5物料衡算物料衡算的任务衡算依据及收集的数据衡算基准：（日产量，每釜日产能力及釜个数）反应釜每批投料量其它物料（水、汽等等）6釜设计设计任务选择釜及夹套材料，确定聚合釜和夹套的几何尺寸，

2、并对聚合釜及夹套进行强度计算。设计依据釜几何尺寸的确定选定罐体高/径比i= （）由估算公式：D 3 4V计算结果，V i例如：初步选取公称直径为 Dg2600的筒体，封头选取Dg2600的标准椭圆封头。 查表得 封头的尺寸如下:曲边高度hi=650mm,直边高度h2=50mm内表面积 Fh= ，容积 Vh=查表得Dg2000的筒体的有关数据如下：一米高容积 V1= ； 一米高内表面积 F1=则筒体高度计算为：H= (V V封) N1=()十=m按材料规格求整为： H= m长径比 H/D=3200 - 2600=,釜的实际体积为：V实际=HV计V封=X + =釜的实际装料系数为：n实际=V物/V

3、实际=*=由此可见,聚合釜的尺寸合理。釜设计最大生产量为：x =m5夹套几何尺寸的确定取公称直径为 Dg2800 的夹套,夹套封头也采用标准椭圆封头,并取与夹与筒体相同的 直径。查表得Dg2800的标准椭圆封头的有关尺寸如下：直边高度 h2=700mm；内表面积 Fh= ； 容积 Vh=聚合釜筒体部分物料的高度：H物=(V物-V 封) /Vi= ()* =液面咼度 H 液=H物+h1+h2=2540+50+650=3240mm夹套包围的筒体高度：H 包=H物+= +=夹套筒体的高度：H夹=日包+50=2720+50=2770mm聚合釜内传热面积 A=H 包 F1+Fh=X +=由化工设备机械基

4、础式 4-5 校核： 传热面积合适。釜壁厚的计算聚合釜采用0Cr19Ni10与16MnR不锈钢复合钢板制造。可以16MnR钢来进行强度计算。设计压力 ； 设计温度 180聚合釜计算厚度为：S = PcDi/ (2©b t Pc)=X2600/(2XX 180) =其中C = C1+C2 Cl为钢板负偏差，取，C2为腐蚀裕度，取1mm,则壁厚附加量C=S n=+=S e = S n C=D0/ S e=(Di +2 S n)/ S e其中 D0 为聚合釜外径， Di 为聚合釜内径。则D0/ S e= ( 2600+X 2) /=计算长度L=H+h2+1/3hi ,其中H为筒体高度，h2

5、为封头直边高度，hi为封头曲边高 度。则L=3293+50+1/3 X 650=3560mmL/D 0=3560/2600=查外压或轴向受压圆筒几何参数计算图 ，得到系数 A=然后查图外压圆筒和球壳厚度计算图(16MnR钢),A点位于曲线左边，用公式P=2AEt/3(D0/ Se)在操作温度下，钢板 Et=X105 MPaP=2XX186X109/(3X) = MPa MPa所以10 mm厚钢板不适合。当 Sn =26mm时，D0/ S e = ( 2600+X 2) /=查外压或轴向受压圆筒几何参数计算图，得到系数A=，然后查图外压圆筒和球壳厚度计算图(16MnR钢)B=68MPa则计算许用

6、外压力 P P =B/( D0/S e) =68/=设计外压P=，小于P且比较相近。则所选取的S n=26 mm符合要求。即筒体厚度 S n=26mm封头厚度取与筒体相同的厚度 26mm夹套厚度的计算夹套选用15M nVF钢板制造。夹套计算厚度为：S = Pc Di/ (2$bt Pc)式中：Pc为计算压力；取；Di为夹套内径；2800mm 0为焊缝系数，取(双面对接焊，局 部无损探伤);刀t为材料许用应力，查表得 180MPa则 S =X 2800/ (2XX 180)=钢板名义厚度 S n=S +C+其中C = C1+C2 , C为钢板负偏差，取 0.6mmQ腐蚀裕度取 2mm则壁厚附加量

7、C等于那么，S .=+ = =10mm夹套封头厚度取与夹套筒体相同的厚度 10mm水压试验应力校核筒体水压试验应力校核水压试验压力 PT =X =水压试验时的薄膜应力为d t =Pt (Di+ S e) /2 S e 考虑到液柱压力，代入计算时Pt取d t = x( 2600+) /2 X =查表得16M nR的屈服极限d s=325MPa故 ©d s = XX 325= > = d t则筒体厚度满足水压试验时强度要求。夹套水压试验应力校核夹套水压试验压力为Pt = :d / :d T=XX 180/180=水压试验时的薄膜应力为d t = P t (Di+ S e) /2 S

8、 e，考虑到夹套液柱压力，代入计算时PT取有效厚度S e= Sn - C = 10-=故 d T = X( 2800+) /2 X =查表得20R的屈服极限 d s=390MPa故 ©d s=xx 390= > = d t所以夹套厚度满足水压试验时强度要求。水压试验的顺序是先做聚合釜水压试验，试验合格后再焊上夹套。然后做夹套水压试验。夹套水压试验压力时，聚合釜内至少要保持的压力。釜有关数据查表直径为2600mm厚度为26mm的筒体一米高的质量为1684 kg,聚合釜封头质量为kgo直径为2800mm厚度为10mm的夹套筒体一米高的质量为644 kg,夹套封头质量为kgo则聚合釜

9、质量 m=1684X + X 2=k夹套质量m>=644X+ = kg聚合釜总质量m = + = kk表6-1聚合釜有关数据表项目直 径高 度厚 度封头直径材 质质量(mr)(mm(mm(mm(mm(k)釜体26003290262600复合钢板夹 套2800277010280015MnVR支座的选型有上面的计算可以知道，聚合釜装满物料的时候总重为：m=+=kg所以支座的型号可以选B型悬挂式支座：支座 B10 JB1165-81.每个支座重kg7搅拌器的设计设计任务确定搅拌器的型式、几何尺寸、转速、轴功率以及电动机、减速机的选型。设计依据搅拌器型式及转速搅拌器轴功率取D/T=，其中D 搅拌

10、器直径T 釜的直径，贝U D=x 2600=1300mm液体的平均密度-=(x1+ x3 + ),(X 1+X2+X3+=1)代入数据得：cm3搅拌器的材料，用不锈耐酸钢有雷诺数 Ren3 篇1.21 1000 =x 104查表得：Np=有轴功率公式：P= Np pN3D5式中：P轴功率，kw;N搅拌器转速，r/min ;D叶轮直径，mp流体密度，g/cm3。贝U P=xx 103x() 3x() 5=釜的传动装置聚合釜的搅拌器由传动装置来带动， 传动装置通常设置在釜顶封头的上部。 聚合釜传动 装置的设计内容一般包括：电机、减速机的选型等。7.5.1 常见电机及其连接尺寸电机功率必须满足搅拌器

11、运转功率与传动系统、 轴封系统功率损失的要求， 还要考虑到 有时在搅拌操作中会出现不利条件造成功率过大。电机功率可按下式计算： Pd= ( P+ P ) In =+x 5%)/=P电机功率，kw; P搅拌轴功率，kw; P 轴封系统的摩擦损失， kw;n转动系统的机械效率。本工艺选用Y180L-25型三相异步电动机。7.5.2 釜用减速机类型、标准及其选用反应釜用的立式减速机， 主要的类型有谐波减速机、 摆线针轮行星减速机、 二级齿轮减 速机和V带传动减速机。本工艺选用的是LC系列减速机，型号LC200A-25电机，额定功率， 转速 750r/min ，搅拌轴转速 150r/min 。7.5.

12、3 凸缘法兰选用M型凹面凸法兰7.5.4 安装底座安装底座采用螺柱等紧固件， 上与机架连接， 下与凸缘法兰连接， 是整个搅 拌传动装置与容器连接的主要接件。安装底盖公称直径500mm机架公称直径320 mm。7.5.5 机架机架是安放减速机用的，它与减速机底座尺寸应匹配。轴封装置轴封是搅拌设备的一个重要组成部分， 其任务是保证搅拌设备内处于一定的正压和真空 状态以及防止反应物料逸出和杂质的的渗入。搅拌轴处的密封属于动密封，常用的有填料密封和机械密封两种。机械密封功耗小， 泄露率低， 密封性能可靠，使用寿命长。 本设计主要选用的是 202型标准机械密封，其搅拌轴直径为85mm参考文献1上海化工设

13、计院编.化工工艺设计手册（上、下册）（第二版）.化学工业出版社，1996.2汤善甫，朱思明.化工设备机械基础（第二版）.华东理工大学出版社，2004.3陈声宗.化工设计.化学工业出版社，2004.4魏崇光，化学工业部属五院校.化工工程制图.化学工业出版社，1992.5赵国方.化工工艺设计概论.原子能出版社，1990. 聂清德.化工设备设计.化学工业出版社，1989.附录1重要符号表符号意义SI单位工程单位V釜体积m立方米装料系数n釜个数p密度Kg/m3千克/立方米H高度m米D直径m米P压力N/m2千克力/平方米门许用应力N/m2千克力/平方米a t水压试验筒体压力N/m2千克力/平方米as屈服极限2N/m千克力/平方米g粘度N S/m2千克力秒/平方米T筒径m米P功率J/S瓦特入导热系数J/(m S °C)NRe雷诺数NPr普兰特准数Cp比热KJ /(Kg°C)千卡/千克力CCs物料比热KJ /(Kg°C)千卡/千克力CCL水的比热KJ /(Kg°C)千卡/千克力C t m平均温度差CCm质量Kg千克Q热量KJ千卡q传热速率KJ/s千卡/秒附录2设备一览表序号设备名称位号规格型号容积（m）材质数量1袋式卸料器V-0101不锈钢32输送泵P-0101钢33接收罐V-0101钢34预混合罐V-0