董贵晶Microsoft

1、3m3搅拌式反应釜设计目 录 1 前言 2 设计条件及设计内容分析 3 反应釜釜体的设计 4 反应釜夹套得设计 5 反应釜釜体及夹套的压力试验 6 反应釜附件的选型及尺寸设计 7 搅拌装置的选型与尺寸设计8 传动装置的选型与尺寸设计9 焊缝结构的设计10 固体物料进口的开孔及补强计算11 结束语参考文献致 谢附录摘 要 搅拌釜反应器是由一个混频器和一个釜体。搅拌器包括传动装置，搅拌轴，轴密封，叶轮;该反应釜主体包括圆筒，护套和线圈的内侧部分，引流管等。有几十万在工业应用中使用搅拌槽反应器，并将反应物料的相位状态可以分为两类：均相反应器和多相反应器中。多相反应器是由固 - 液反应器，液 - 液反

2、应器，气液反应器及气 - 液 - 固三相 - 相反应器中。反应器的设计是广泛使用在宽范围的操作灵活性，是在工业生产反应器中的最广泛使用的。 关键词：关键词：反应釜 釜体 搅拌器Abstract：The stirred tank reactor is composed of a mixer and a kettle body. Agitator includes transmission device, stirring shaft with shaft seal, impeller; the kettle body including cylinder, the jacket and the

3、inner parts of the coil, draft tube and so on. There are hundreds of thousands of stirred tank reactors used in industrial applications, and the phase state of the reaction materials can be divided into two categories: homogeneous reactor and heterogeneous reactor. Heterogeneous reactor is composed

4、of solid - liquid reactor, liquid - liquid reactor, gas-liquid reactor and gas - liquid - solid three - phase reactor. The design of the reactor is widely used in a wide range of operational flexibility, is the most widely used in industrial production reactor.Key words：Reactor Electric Agitator; 1

5、前言前言1.1 反应器的现在状况及发展前途反应器的现在状况及发展前途反应容器的一般理解的是，有不锈钢容器的物理或化学反应，通过容器和参数配置的结构设计，实现加热，蒸发，冷却和低速混合功能的处理要求。其结果，反应过程中的压力是不一样的容器的设计要求。生产必须严格按照相应的标准加工，测试和试运行。根据不同的生产工艺和操作条件的不锈钢反应器是不一样的，在反应器的设计结构和不同的参数中，反应器的结构形式是不同的，属于的容器设备的废止。 不锈钢反应器被广泛用于石油，化工，橡胶，农药，染料，医药，食品和其它用户和各种科研项目的研究和容器完全水解，中和，结晶，蒸馏，储存，烷基化，氢化，聚合，冷凝，加热混合，

6、恒温反应和其它工业过程。反应容器是一个集成的反应器中，根据反应条件，其结构和反应器的功能和构造的配件的设计进行了设计。从开始进料反应 - 放电可以是事先良好反应的步骤的自动化程度高成套的，反应温度，压力，机械控制（混合，鼓风等），反应物/产物浓度和严格的重要参数规。搅拌罐反应器，它是在工业生产中最广泛使用的反应器，是适用于各种相材料的反应。该反应器配有不同类型的混合和传热装置的，它可适应的材料和反应的不同的热效应的不同特性，为了保持在反应器中合理流动的反应物，混合和材料数的热传递。的搅拌釜反应器可以连续地或以半连续操作，其可以由单个釜进行操作，并且可以在一系列操作进行操作。搅拌反应釜具有广泛的

7、使用，操作灵活，易于控制的浓度。它通常是由一釜体和热交换器的。搅拌器和发送装置等组成。1.2 搅拌式反应釜结构设计及其工作原理示意图搅拌式反应釜结构设计及其工作原理示意图2 设计条件及设计内容分解设计条件及设计内容分解 单设计条件包括表明，在反应器的设计可以被操作为3立方米体积，搅拌该马达功率的设备配置1.8千瓦，搅拌轴的转速为60R / min时，在帧类型的形式搅拌桨;加热夹紧热量电加热导热油的袖子：设备有8进程接手，一面镜子，四耳式轴承，1人孔（或固体物质进口）。2.1反应堆设计的内容主要有：釜体的强度，刚度，稳定计算和结构设计外套的强度，刚度计算和结构设计;设计釜体，选择性喷嘴，管道法兰

8、的法兰连接结构;选择和沙井的配筋计算;轴承的选择和检查;键入镜的选择;焊缝和尺寸设计的结果;型电机和减速器的选择;搅拌轴和框式搅拌桨的尺寸设计;选择性耦合;设计机架式结构和尺寸;设计的结构和底盖的大小;选择的封装形式;图和搅拌轴零件图等。3 反应釜釜体的确定设计反应釜釜体的确定设计V选择反应堆装载系数= V0 / = 0.8，ETA，现有设备V =4.5立方米（1）H / DI = 1.2。被选择为液体的液相类型，和气缸的内径估计结果。迪=2.674米（2）计算出的结果被四舍五入到标称直径标准系列，和圆柱的直径为DI =1400毫米。厚度筒壁的设计3.2水壶的3.2.1设计参数的测定以P =

9、1.1PWP = 1.1PW = 33年1月10日= 0.33MPa静水压力：如PL = 0.0143 点设计是合理的。圆筒的壁厚由3.5.3算法设计的。圆筒的壁厚为12mm，= 12-1.25 = 10.75，= 510.32。于图的坐标找到1.102的值。 15页的文献2 305 4。通过这一点做水平线和相应的线相交，沿着这一点，使垂直线和水平坐标相交，对应的是交集：是0.00029。从图15页的文献2 307选择找到= 2.9 * 10 -4点的水平坐标，由该点做垂直线和相应的材料温线相交，沿着这一点上做水平线和右手纵坐标相交，得到系数的值：为37mpa，= 1.900105。据=得到：

10、= 0.29（）。因为= 0.29 = 0.2，故假设= 12合理时，密封头= 12的壁的厚度。由文献2 316页表16-3知识，=约178 12管高管型钢的质量，该管体量：178点x1.360 = 242.08（）也称为高1m内表面区域F1 = 9.54平方缸体的内表面面积= 13.6 外界的压力，以确定3.6.1设计 PC = 0.1MPa的 3.6.2头壁厚计算 头部的壁厚是Se =锡-C =10.75毫米锡=12毫米 对于标准的椭圆封头，K = 0.9，日/ SE = 1080 / 4.75 = 227.4日= = KDI = 0.912001080毫米 计算系数A = 0.125 /

11、（日/ SE）= A = 5.50010-4可以用B 5.50010-4确定 查表B = 63MPa是15-7，E = 1.91 = 1.91105MPa 由P = B /（RI /硒）为P = 63 /（1080 / 4.75）= 0.2770Mpa = 2.770Kgf /平方厘米 P = 1.0Kgf / cm 2的P = 2.770Kgf / cm2的假设SN =12毫米合理。 DI= DI + 100 = 1300 + 100 =1400毫米 所以DN =1400毫米 P = 1.1Pw = 0.44MPa PW = 0.4MPa时 的4.2.1设计参数的测定 因为该反应器是类似于在

12、体内的反应物的浓度，它是按照水的计算： P液体= 1.01039.81.26510-6 = 0.0124MPa P液体不能忽视 PC = P + P液体= 0.11.1 + 0.0124 = 0.1224MPa， 因为夹紧套筒的温度为125摄氏度至150 因此，采取T = 150，检查 T = 113MPa Q235-A 按强度条件设计 此式标准差= PCDI / 2 T-PC + C 有差=（0.12241400）/（21130.6-0.1224）+ 1.0 + 0.6 =2.8642毫米 回合SN = Sd中Sd中为3毫米 因此，假设是合理 根据壁厚的强度设计不能满足PC的要求= 0.1M

13、Pa的0.3MPa的，需要被重新按刚度条件下计算 SMIN = 2DI / 1000 + C2 =8毫米Di= 1500 1.8，取1.8。PT = 1.251.10.581 = 0.80MPaPT = 0.80MPa P + 0.1 = 0.68MPaPT = 0.80MPa水压试验的强度校核得= 101.5MPa查找表= 203MPa 14-4不得不= 101.5MPa 0.9 = 0.92031.0 = 182.7MPa因此液压强度足够压力表的最大射程：= = 2PT 20.80 = 1.60MPa表P水温度：T15度，水的浓度小于或等于25。 保持釜体表面干燥状态向釜主体的第一水空气排

14、空，水压力缓慢上升至0.80，保持不小于30的压力，然后慢慢减压至0.64，并保持足够长的时间，检查焊缝的所有与连接部分具有无泄漏和显著残余变形。如果质量是合格的，会慢慢降低压力，该反应釜体排水，压缩空气吹釜中。如果质量不合格，然后尝试重新 - 测试压力，直到合格。 由公式PT = 1.151.10.581 = 0.7337MPa是PT = 1.15P 气压试验的强度校核由式有= 93.045MPa= 93.045 1.81.8取。 PT = 1.251.10.11 = 0.1375MPa 由于PT P + 0.1 = 1.10.1 + 0.1 = 0.21MPa 有PT = 0.21MPa

15、水压试验的强度校核 从 有= 33.26MPa = 33.26MPa 0.9 = 0.92350.6 = 126.9MPa 所以强度足够 压力表范围内，水温的要求 压力表范围：= = 2PT 20.21 = 0.42MPa表P， 水温T5 水压试验的操作流程 在的干表面的条件保持第一水夹套将空气排空内被捕获，而水的压力缓慢上升0. 21，保持不小于30分钟的压力，然后慢慢减压到0.168，保持压时间足够长，检 查所有焊缝和连接部分具有无泄漏和显著残余变形。如果质量是合格的，会慢慢 减少排出干燥用压缩空气的水夹套中的压力。如果质量不合格，然后尝试重新 - 测试压力，直到合格。6 反应釜附件的选择

16、型号及尺寸设计反应釜附件的选择型号及尺寸设计 釜体法兰连接结构的设计釜体法兰连接结构的设计 设计内容包括：法兰的设计，密封表面的形式选择，垫片设计，螺栓和螺母的设计。图3 釜体法兰图片据DN =1300毫米,类型凸缘的由参考表16-9确定法兰选择：法兰式法兰标准代号：法兰JB / T4702-2000 GII6I-1300法兰材质：Q235A 密封面形式的选择型号由于PN=0.6MPa的1.6MPa的，介质温度：150文献2 P331表16-14得知密封面，表面光滑螺栓、螺母的尺寸规定 本设计采用六角头螺栓（C，GB / T5780-2000），I型六角螺母（C级，GB / T41-2000）

17、平垫圈（100HV，GB / T95-2002）螺栓长度的计算：螺栓的长度由凸缘（）的厚度确定，垫圈的厚度（），螺母的厚度（），垫圈的厚度（），螺栓的长度。其中，=46，= 2，= 30，= 3，脱口而出的长度取= 10螺栓的长度L为L= 2=140米就拿= 140博尔特标志：GB / T5780-2000螺母标志：GB / T41-2000洗衣机标志：24-100HV GB / T95-200垫片螺栓螺母法兰垫圈耐油橡胶石棉A级钢A级钢1Cr18Ni10Ti0Cr18Ni10Ti法兰、垫片、螺栓、螺母、垫圈的标准材料表3 配用部件材料由平盖手孔“（JB / T589-1979）或焊接法兰盘手

18、孔”（HG21529-1995），使用流畅的密封平盖手孔APN1，DN250 JB / T589-1979有标准的“压力容器镜”（HG / T21619-21620-1986）或“组合镜”（HG21505-1992），使用碳钢与镜IPN1，DN80（HG / T21619-21620-1986）。通过使用C 1-2无缝钢管被切割成一定的长度，进入水箱。随着PN0.6 DN50，HG20592-1997（法兰，“钢制管法兰类型，参数（欧洲体系）”）。加强选择热电偶参考制造商的产品目录，为65mm公称直径的选择上，凸配电板型平焊法兰PN0.6MPa，DN65，HG20593-1997（板焊接钢制管

19、法兰“）。用披764无缝钢管，法兰PN0.6，DN65，HG20592-1997（钢制管法兰类型，参数（欧洲体系）的材料的出口小时。安全阀与453.5无缝钢管，钢管和头部的内表面磨削。随着PN0.6 DN40，HG20592-1997（法兰，“钢制管法兰类型，参数（欧洲体系）”）。我和压力表在E中的界面使用了32 * 3.5无缝钢管和头部的内表面研磨。随着PN0.6 DN25，HG20592-1997（法兰，“钢制管法兰类型，参数（欧洲体系）”）。 加热蒸汽入口管克披383.5无缝钢管，法兰PN0.6，DN32，HG20592-1997（钢制管法兰类型，参数（欧洲体系）。 凸面法兰盘 PL代码

20、标准号HG20593名称公称直径DN尺寸法兰盖厚度C质量（kg）法兰盖外径D螺栓孔中心直径K螺栓孔直径L螺栓孔数量n螺纹Th手孔2503753351812M162420.2 视镜80190150184M12183.86 进料管口50140110144M12161.86温度计65160130144M12162.45 出料口65160130144M12162.45 安全阀40130100144M12161.59 冷凝液出口2510075114M10 140.82 压力表接口2510075114M10140.82加热蒸汽管口3212090144M12161.34 表4 管法兰的尺寸 工艺接管垫圈尺寸

21、和材料表面处理与由文献4125112-26查询的页表中所示的表。接管名称密封面型式垫片尺寸mm垫片材料外径D内径d厚度手孔RF2592112橡胶板视镜RF120872橡胶板进料管口RF87572橡胶板温度计RF109762橡胶板出料口RF109762橡胶板安全阀RF75462橡胶板冷凝液出口RF57272橡胶板压力表接口RF57272橡胶板加热蒸汽管RF65322橡胶板表5 密封面形状与垫片尺寸由釜体内径，所以不需要在釜体上设置人孔,设计选用板式平焊法兰手孔。NoImage序号标准号名称数量材料列别代号1筒节120（管）2HGJ75-1991螺栓见尺寸表4.6级 4.6级螺柱35353HGJ7

22、5-1991螺母见尺寸表4级254级254HGJ45-1991法兰1Q235-A20R5HGJ69-1991HGJ70-1991HGJ71-1991垫片1石棉橡胶板垫柔性石墨复合垫柔性石墨复合垫聚四氟乙烯包覆垫6GB61-1991法兰盖1Q235-A20R7把手1Q235-A.F表7 明细表 视镜，主要用于观察设备的材料和反应，并且还可以被用作一个液面指示器。镜中常用，与反射镜和压力容器镜（颈部和没有颈部，分别为两个）。 视镜选型 带颈视镜JB595-64钢 视镜结构 视镜的规标记、标准、尺寸及材料 由文档附录六到确定的镜像标志的规定，标准附图中视镜的尺寸和材料。 标签：镜II，DN =80毫

23、米 标准图号：JB595-64。表8 视镜尺寸 表9 标准件材料序号名称数量材料备注III 1视镜玻璃1钢化硼硅玻璃 2视镜座1Q245R0Cr18Ni9 3密封垫2改性、填充聚四氟乙烯板或合成纤维橡胶压制板 4压紧环1Q245R0Cr18Ni9 5螺 母尺寸表8级A2-70GB/T 6170-20006双头螺柱尺寸表8.8级A2-70GB/T 897-19887螺塞M6435JB/ZQ 4452-1997悬挂支座选型因为该设备的装置的外部设置有热绝缘层，耳B型轴承的选择，轴承数为4。悬浮轴承的尺寸的初步设计反应器的总质量的估计：MF= M1 + M2+ M3+ M4+ M5式中：M1 - 釜

24、体质量（kg）; M2 - 夹克质量（千克）; M3 - 混合设备质量（千克）M4 - 附件质量（千克）; M5 - 保温层的质量（KG）该材料的总质量的估计：MW =毫焦耳+ MD类型：中等质量MJ釜体（公斤）; MD外套水质（KG）反应器的总质量估计为2000千克，并且材料的质量是2484公斤（水填充有釜体和夹套），该设备的总质量：M =F的+ MW =2000+2484=4484（KG）问每个轴承的重量为约：4484点x9.81/ 2 =21.9716（KN）根据Q =21.9716KN，2由在文献16-23方案B主DN=1400毫米型耳安装，座位数为3。 表10 B型耳式支座尺寸 支座

25、载荷校核计算在耳式支座上轴承负荷的近似计算：式中=1533.2，=9.81，= 4500，= 4，= 0，已知值来由于“Q=30KN”，使耳式支座符合要求的选择。搅拌轴直径的设计 电机功率P =1.8千瓦，搅拌轴转速n=60r / min之间，材料为45号钢。 =40，剪切模量G =8 104mpa，允许单元扭曲 =1.0度/ M。从使用方法：（部分）从好：搅拌轴是实心轴，那个MM以D =40毫米搅拌轴刚度校核 得 =0.8005/m =1.0/m 所以圆轴的刚度就足够了，考虑到混合轴和联轴器，取D =50毫米 搅拌轴临界转速校核搅拌轴临界转速校核由于反应釜的搅拌轴转速 =60 200 ，故不

26、作临界转速校核计算。 联轴器型式确定因为摆线齿轮减速机，这样的耦合类型选择的垂直钳位耦合（D型）。标记为：DN 505-213-65 HG，结构等。确定的大小和由文献分别联接部件和材料，如零件和材料，如表，表的大小。因为DN =50毫米的连接轴的直径，因此D的搅拌轴的直径50毫米。 联轴器的形状结构与尺寸图8 立式夹壳联轴节 1-夹壳；2-悬吊环；3-垫圈；4-螺母；5-螺栓 表11 夹壳联轴节的特殊尺寸轴径dDLL1L2许用扭矩（Nm）质量（kg）50130190783415010.8 表12 夹壳联轴节的零件与材料件号名 称材 料件 号名 称材 料1左（右）半联轴器ZG-1Cr18Ni9T

27、i(GB2100)4螺 母0Cr18Ni9(GB6170)2吊 环0Cr18Ni9Ti(GB4385 级)5螺 栓A2-50A2-70(GB5782)3垫 圈A-140(GB97.2) 桨式搅拌桨结构 桨式搅拌桨的结构在图中示出，不锈钢框架型搅拌桨的大小由文献3-1-1发表来确定。搅拌轴长度的设计搅拌轴L的长度由釜外侧的长度近似，液体的浸入釜长度，L2的长度，并浸没液体L3三部分的长度。即：= L2 + L3 L1 +其中L1 = H-M（H：机架高; M：减速机输出轴的长度）L1 = 750-79 =671毫米L2 = HT + HF-喜（HT：容器封头容积; HF：头深度;喜：液体装载高度

28、）为了确定液体装载高度你好：釜体灌装高度VC的类型 - 运算量（M3）; VF - 容器容积头（M3）;迪 - 内径管（M）H1 =1.1903米液体灌装高度h = H1 + H1 + H2 = 1190.3 + 25 + 300 =1515.3毫米L2 = 1545 + 2（25 + 300）= -1515.3 679.7L3的浸入液体混合轴的长度的测定：混合效果和搅拌桨的混合效率相关的容器的位置和液柱的高度。在液体浸泡搅拌桨的最佳深度为：（见文献4 215）当迪喜=是最好的装载高度;当迪 DI =1200毫米，这个设计使用两个搅拌桨浸没在液体中的搅拌桨的最佳深度为：S = 2HI / 3

29、= 21515.3 / 3 =1010.3毫米因此浸在液体长度L3 =320毫米搅拌轴的长度为L = 671 + 679.7 + 1010.3 =2360.9毫米：L圈毫米L = 2365 搅拌轴结构 由于搅拌轴的长度大，处理方便，搅拌轴被设计成两部分。这是与减速器连接的搅拌轴的轴长度如下：L /= H - M + L4（在L4的长度：搅拌轴是在釜深，对d=50毫米从350毫米文件采取5表23年3月5日） L /=500-69+350=781毫米取L /=785毫米 搅拌轴的下部的轴向长度为L/= L-L/=2365-785=1580毫米 8 传动装置选择型号和尺寸设计传动装置选择型号和尺寸设

30、计 电动机的选择型号电动机的选择型号 由于在反应器中的材料是可燃性和腐蚀性，所以使用防爆三相感应电动机（AT4 II）D的。根据电机功率P =1.8KW，N =1500转/分，由机械设备手动总表32-16中选择的电机型号：Y100L1-4。 减速器8.2选型 根据电机功率P =2.2KW，搅拌轴转速n=1500转/分，六十零分之一千五百= 25的传动比，采用直接耦合针轮减速机（HG5-745-78），标记4A的 - ZLD2。 0 - 25.文献6表41年9月2日，以确定其安装的大小，该图的形状的齿轮减速器的直接耦合，该装置的大小 由于来自反应器小的轴向力，所述减速器的输出轴被用于具有短夹壳关

31、节，将反应釜在没有内部的轴承的机械密封中使用，因此，选择WJ型非枢轴架（HG21566 - 95）。由搅拌轴D =为50mm，在机架250的结构为图的公称直径的直径。 WJ型无支点机架 底座的设计底座的设计 为不锈钢设备，该设计被插入的反应器中，为不锈钢设备，该设计被插入的反应器中，结构和尺寸的基体的结构图，接口和可拆结构和尺寸的基体的结构图，接口和可拆卸连接密封装置，和下部的输出端的帧的卸连接密封装置，和下部的输出端的帧的上部的身影。上部的身影。 反应釜的轴封装置的选型 在反应器中所使用的密封结构两种填料箱密封和机械密封的。同时考虑到，在罐中的材料是可燃性和腐蚀性，因此使用的机械密封。据PW

32、= T，0.60MPa=120C，N=85R/ min时，D =50毫米。由文献7表37年6月3日的选择2001年型单端面平衡的机械密封，其结构，如该图中，在表中所示的主要尺寸。 9 焊缝结构设计焊缝结构设计10 固体物料进口开孔与补强计算固体物料进口开孔与补强计算 封头开固体物料进口后被削弱的金属面积封头开固体物料进口后被削弱的金属面积A计计算算 由于大直径孔孔，因此需要进行加固计算，面积加固的设计方法在这个设计等采用. 釜体的釜体头部的金属区域之后被削弱： 式中 =273-16+ 21.25=254.5 = =2.315 = 1 =254.52.315=589.2 焊缝起补强作用金属面积A

33、3的计算 A3=K2/2=62/2=18.0mm2 判断是否需要补强的依据判断是否需要补强的依据 = 588.0 + 674.7 + 18 .0=1280.7 由8.1 知A=589.2 因为A A1+A2+A3 所以不需补强11 结束语结束语 通过这次毕业设计，我的反应器设计，封头设计，缸总成的设计方法，步骤，思考，清楚的了解的基本过程，就相当于实际反应堆的设计和生产工作的模拟。在设计过程中，按照规定的程序，按照毕业设计要求和电抗器的设计，基本过程期间与老师的指导时期的两倍多，讨论，修改，按照要求了设计任务书，说明，设计的技术条件。最后，成功完成了所有的设计。具有一定的实践能力，打好即将到来的工作了 参考文献参考文献1 对搅拌反应釜零泄漏密封方式的探讨J.石油化工设备技术，ISSN1006-8805，CN11-2469,1997,6-482 朱有庭，曲文海，于浦义.化工设备设计手册（上、下卷）M.北京：化学工业出版社 2004.83 吴宗泽.机械设计实用手