聚氯乙烯反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)(共25頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上摘 要隨著國內(nèi)聚氯乙烯行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，小規(guī)模聚氯乙烯生產(chǎn)設(shè)備將越來越表現(xiàn)出不經(jīng)濟(jì)性?？紤]到今后國內(nèi)新建聚氯乙烯生產(chǎn)設(shè)備規(guī)模至少將在20萬t/a以上，60m3聚氯乙烯反應(yīng)釜及其成套工藝技術(shù)具有很大的推廣前景。由于引進(jìn)國外60m3以上聚氯乙烯反應(yīng)釜及其成套工藝技術(shù)的設(shè)備和技術(shù)費(fèi)用相當(dāng)昂貴，在今后較長一段時(shí)期內(nèi)，國產(chǎn)化60m3聚氯乙烯反應(yīng)釜及其成套工藝技術(shù)將是企業(yè)的理想選擇。因此，60m3聚氯乙烯反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)和成套工藝技術(shù)的開發(fā)，將極大的推動(dòng)國內(nèi)PVC行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和長遠(yuǎn)發(fā)展。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一個(gè)60m3聚氯乙烯反應(yīng)釜，考慮到了筒體所受的內(nèi)壓和外壓，進(jìn)行了罐體和夾套

2、內(nèi)壓強(qiáng)度計(jì)算，對(duì)罐體進(jìn)行了外壓強(qiáng)度校核，另外還設(shè)計(jì)了攪拌裝置與傳動(dòng)裝置，并對(duì)其進(jìn)行了強(qiáng)度和剛度校核。 關(guān)鍵詞：聚氯乙烯; 反應(yīng)釜； 設(shè)計(jì)AbstractWith the domestic PVC industry more competitive, PVC production equipment for small-scale will become more and more non-economic. Tacking into account the future of domestic new PVC production equipment will be at least more

3、 than 200,000t/a, 60m3PVC reactor and packaged process have a great spread. The equipment investments and construction investments for bring in the 60m3 PVC reactor and packaged process is so expensive that the companies should choose the 60m3 PVC reactor and packaged process that we have in the nea

4、r future. So, the design of the 60m3PVC reactor and the study of packaged process have great historical significance and far-reaching impact in the history of domestic PVC production, will greatly promote the development of domestic PVC industry.This graduation design is to design a 60m3 PVC reactor

5、.This design considered the cylinder body from the internal pressure and the external pressure，Tank and jacket were calculated compressive strength， and the tank strength of the external pressure was checked.In addition, I also designed a mixing device and transmission device and checked its strengt

6、h and stiffness.Key words: PVC; reactor; design前 言我國PVC生產(chǎn)企業(yè)平均規(guī)模為年產(chǎn)8萬多噸，PVC生產(chǎn)處于低壟斷狀態(tài)。由于國產(chǎn)化PVC生產(chǎn)技術(shù)的成熟，在很大程度上降低了行業(yè)進(jìn)入門檻。行業(yè)內(nèi)和行業(yè)外企業(yè)為追求較高利潤，競(jìng)相建設(shè)和擴(kuò)產(chǎn)，近幾年國內(nèi)PVC熱的顯著特征是大干快上。所謂大，是指規(guī)模大，新建改擴(kuò)建項(xiàng)目動(dòng)輒十萬噸以上，二三十萬噸也不少見。未來PVC生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模將向40萬80萬t/a大規(guī)模水平發(fā)展，規(guī)模小的企業(yè)將由于技術(shù)水平較低，污染嚴(yán)重，生產(chǎn)成本高，競(jìng)爭(zhēng)能力弱而逐步淘汰。我國PVC行業(yè)采用大型聚合釜生產(chǎn)裝置成為近年來明顯的發(fā)展趨勢(shì)。采用大型聚

7、合釜，每釜的產(chǎn)量大，克服了小釜生產(chǎn)出的聚氯乙烯樹脂質(zhì)量不穩(wěn)定的缺陷，大釜比小釜的產(chǎn)量批次較少，樹脂之間的差異減小，質(zhì)量更加均勻和穩(wěn)定。同樣規(guī)模的裝置，采用大型釜更容易實(shí)現(xiàn)DCS控制。鑒于當(dāng)前國內(nèi)聚氯乙烯行業(yè)的發(fā)展情況，采用60m3聚氯乙烯反應(yīng)釜，可以節(jié)省設(shè)備投資和建設(shè)投資，減少生產(chǎn)運(yùn)營費(fèi)用，有效降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，可以大大提高國內(nèi)聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，為國內(nèi)聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等創(chuàng)造了有利的條件，因此60m3聚氯乙烯反應(yīng)釜及其成套工藝技術(shù)具有極大的推廣應(yīng)用前景。由于引進(jìn)國外60m3以上反應(yīng)釜及其成套工藝技術(shù)的設(shè)備費(fèi)用和技術(shù)費(fèi)用相當(dāng)昂貴，在今后較長的一段時(shí)期內(nèi)，國產(chǎn)

8、化60m3聚氯乙烯反應(yīng)釜及其成套工藝技術(shù)將是國內(nèi)企業(yè)的理想選擇。l1.緒論1.1聚氯乙烯1.1.1 聚氯乙烯全名為Polyvinylchlorid，主要成份為聚氯乙烯，另外加入其他成分來增強(qiáng)其耐熱性，韌性，延展性等。它是當(dāng)今世界上深受喜愛、頗為流行并且也被廣泛應(yīng)用的一種合成材料。它是全球使用量最廣泛的塑料之一，也是世界上產(chǎn)量最大的塑料之一。聚氯乙烯具有原料豐富（石油、石灰石、焦炭、食鹽和天然氣）、制造工藝成熟、價(jià)格低廉、用途廣泛等突出特點(diǎn)，現(xiàn)已成為世界上僅次于聚乙烯樹脂的第二大通用樹脂，占世界合成樹脂總消費(fèi)量的29%。聚氯乙烯容易加工，可通過模壓、層合、注塑、擠塑、壓延、吹塑中空等方式進(jìn)行加工

9、。聚氯乙烯主要用于生產(chǎn)人造革、薄膜、電線護(hù)套等塑料軟制品，也可生產(chǎn)板材、門窗、管道和閥門等塑料硬制品。1.1.2 物理和化學(xué)性質(zhì) 總的來說聚氯乙烯根據(jù)不同的用途可以加入不同的添加劑，因此聚氯乙稀塑料可呈現(xiàn)不同的物理性能和力學(xué)性能。通常，聚氯乙稀具有阻燃（阻燃值為40以上）、耐化學(xué)藥品性高（耐濃鹽酸、濃度為90的硫酸、濃度為60的硝酸和濃度20的氫氧化鈉）、機(jī)械強(qiáng)度及電絕緣性良好的優(yōu)點(diǎn)。但其耐熱性較差，軟化點(diǎn)為80，于130開始分解變色，并析出HCI。具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)，不溶于水、酒精、汽油，氣體、水汽滲漏性低；在常溫下可耐任何濃度的鹽酸、90%以下的硫酸、5060%的硝酸和20%以下的燒堿

10、溶液，具有一定的抗化學(xué)腐蝕性；對(duì)鹽類相當(dāng)穩(wěn)定，但能夠溶解于醚、酮、氯化脂肪烴和芳香烴等有機(jī)溶劑。此外，POVC的光、熱穩(wěn)定性較差，在100以上或經(jīng)長時(shí)間陽光暴曬，就會(huì)分解產(chǎn)生氯化氫，并進(jìn)一步自動(dòng)催化分解、變色，物理機(jī)械性能迅速下降，因此在實(shí)際應(yīng)用中必須加入穩(wěn)定劑以提高對(duì)熱和光的穩(wěn)定性。1.1.3 分類及其用途聚氯乙烯可分為軟聚氯乙烯和硬聚氯乙烯。其中硬聚氯乙烯大約占市場(chǎng)的2/3，軟聚氯乙烯占1/3。軟聚氯乙烯一般用于地板、天花板以及皮革的表層，但由于軟聚氯乙烯中含有柔軟劑(這也是軟聚氯乙烯與硬聚氯乙烯的區(qū)別)，容易變脆,不易保存，所以其使用范圍受到了局限。硬聚氯乙烯不含柔軟劑，因此柔韌性好，易

11、成型，不易脆，無毒無污染，保存時(shí)間長，因此具有很大的開發(fā)應(yīng)用價(jià)值?？偟膩碚f聚氯乙烯廣泛應(yīng)用于建材、包裝、醫(yī)藥、化工、紡織、家電、消防、食品等諸多行業(yè)。其中建材行業(yè)占的比重最大，為60%，其次是包裝行業(yè)，還有其他若干小范圍應(yīng)用的行業(yè)。1.1.4 發(fā)展史及現(xiàn)狀氯化乙烯基最初是在1835年在Justus von Liebig實(shí)驗(yàn)室合成出來的。而聚氯乙烯是由Baumann在1872年合成的。但是直到20世紀(jì)20年代才在美國生產(chǎn)出了第一個(gè)聚氯乙烯的商業(yè)產(chǎn)品，在接下來的20年內(nèi)歐洲才開始大規(guī)模生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2004年全球PVC產(chǎn)能達(dá)到3500萬噸，產(chǎn)量為2920萬噸，我國聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)總數(shù)有80多家，2

12、004年國內(nèi)PVC樹脂生產(chǎn)量為503.2萬噸，年生產(chǎn)能力約為650萬噸，2004年新增產(chǎn)能140多萬噸。預(yù)計(jì)到2005年底我國聚氯乙烯生產(chǎn)能力將超過950萬噸，凈增長300萬噸。其中乙烯法占30（含進(jìn)口單體），電石法占70。截止到2005年6月底國內(nèi)PVC實(shí)際生產(chǎn)量為295.41萬噸，與去年同期相比增長率為21.7。2005年上半年進(jìn)口量為79.7萬噸，表觀消費(fèi)量為372.6萬噸。根據(jù)海關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2010年12月中國PVC純粉進(jìn)口量為 噸，環(huán)比顯著增長21%，同比顯著增長36%。去年1-12月份PVC純粉進(jìn)口量累計(jì)為 噸，累計(jì)同比減少26.4%。1.2 反應(yīng)釜反應(yīng)釜廣泛應(yīng)用于石油、化工、橡膠

13、、農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥、食品，用來完成硫化、硝化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過程的壓力容器，例如反應(yīng)器、分解鍋、聚合釜等。總的來說，反應(yīng)釜屬于攪拌設(shè)備的一類，這里簡(jiǎn)要的介紹一些攪拌設(shè)備的情況。攪拌設(shè)備常被稱作攪拌釜（或攪拌槽），當(dāng)攪拌設(shè)備用作反應(yīng)器時(shí)，又被稱為攪拌釜式反應(yīng)器，有時(shí)簡(jiǎn)稱反應(yīng)釜。 攪拌設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用范圍很廣，尤其是化學(xué)工業(yè)中，很多化工生產(chǎn)夠或多或少地應(yīng)用著攪拌操作。化學(xué)工藝過程中的種種化學(xué)變化，是以參加反應(yīng)物質(zhì)的充分混合為前提的。對(duì)于加熱、冷卻和液體萃取以及其他吸收等物理變化過程，也往往要采用攪拌操作才能得到好的效果。攪拌設(shè)備在許多場(chǎng)合是作為反應(yīng)器來應(yīng)用的。例如在三大合成材料的

14、生產(chǎn)中，攪拌設(shè)備作為反應(yīng)器約占反應(yīng)器總數(shù)的90%。其他如染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、油漆等行業(yè)，攪拌設(shè)備的應(yīng)用亦很廣泛。有色冶金部門對(duì)全國有色冶金行業(yè)中的攪拌設(shè)備做了調(diào)查及功率測(cè)定，結(jié)果是許多濕法車間的動(dòng)力消耗50%以上是用在攪拌作業(yè)上。攪拌設(shè)備的應(yīng)用范圍之所以這樣廣泛，還因攪拌設(shè)備操作條件（如濃度、溫度、停留時(shí)間等）的可控范圍較廣，又能適應(yīng)多樣化的生產(chǎn)。攪拌設(shè)備的作用如下：使物料混合均勻；使其他在液相中很好的分散；使固體粒子（如催化劑）在液相中均勻的懸??；使不相溶的另一液相均勻懸浮或充分乳化；強(qiáng)化相間的傳質(zhì)（如吸收等）；強(qiáng)化傳熱。對(duì)于均相反應(yīng)，主要是、兩點(diǎn)?；旌系目炻?、均勻程度和傳熱情況好壞，都會(huì)影響

15、反應(yīng)結(jié)果。至于非均相系統(tǒng)，則還影響到相界面的大小和相間的傳質(zhì)速度，情況就更復(fù)雜。所以攪拌情況的改變，常很敏感地影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，生產(chǎn)中的這種例子非常普遍。在溶液聚合和本體聚合的液相聚合反應(yīng)裝置中，攪拌的主要作用是：促進(jìn)釜內(nèi)物料流動(dòng)，使反應(yīng)器內(nèi)物料均勻分布，增大傳質(zhì)和傳熱系數(shù)。在聚合反應(yīng)過程中，往往隨著轉(zhuǎn)化率的增加，聚合液的粘度液增加。如果攪拌情況不好，就會(huì)造成傳熱系數(shù)下降或局部過熱，物料和催化劑凡是不均勻，影響聚合產(chǎn)品的質(zhì)量，也容易導(dǎo)致聚合物粘壁，使聚合反應(yīng)操作不能很好地進(jìn)行下去。在互不相溶的液體之間或液體和固體相互作用時(shí)，攪拌在加速反應(yīng)的進(jìn)行方面起著非常重要的作用。因?yàn)樵黾右晃锵嗷烊肓?/p>

16、一物相的速度，接觸面就會(huì)增大，攪拌是在反應(yīng)過程中創(chuàng)造良好條件的一個(gè)重要因素。例如，使傳熱作用加強(qiáng)，減少局部過熱，以及避免加熱過程中物質(zhì)焦化等。如高壓聚乙烯生產(chǎn)中，由于攪拌器的作用，使物料在反應(yīng)器內(nèi)有一點(diǎn)的停留時(shí)間，更重要的是使催化劑在反應(yīng)器內(nèi)分布均勻，以防止局部猛烈的聚合作用而造成爆炸。因此攪拌設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中起著非常重要的作用。攪拌設(shè)備使用歷史悠久，應(yīng)用廣泛。但對(duì)攪拌操作的科學(xué)研究還不夠。攪拌操作看起來似乎很簡(jiǎn)單，但實(shí)際上，它所涉及的因素卻極為復(fù)雜。對(duì)于攪拌器型式的選擇，從工藝的觀點(diǎn)以及力學(xué)觀點(diǎn)來說，迄今都研究的不夠。過去有很多文獻(xiàn)論述了攪拌設(shè)備的動(dòng)力消耗，并給出了不少情況下的計(jì)算公式，但是

17、由于使用介質(zhì)操作條件的不同，物理化學(xué)性質(zhì)的差異，容器形狀及內(nèi)部設(shè)施的不同以及各種攪拌器特性上的區(qū)別，正確確定攪拌功率并適當(dāng)?shù)倪x擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)是十分困難的。在沒有模擬試驗(yàn)的情況下，設(shè)計(jì)新的攪拌設(shè)備時(shí)，常采用現(xiàn)有設(shè)備數(shù)據(jù)的方法，寧大勿小，結(jié)果造成了不少浪費(fèi)。國內(nèi)有些單位對(duì)一些生產(chǎn)中的攪拌設(shè)備進(jìn)行了功率測(cè)試，從測(cè)試的結(jié)果可以看到，由于功率消耗難以計(jì)算準(zhǔn)確，電動(dòng)機(jī)選用過大，造成了負(fù)荷率很低的不合理現(xiàn)象。關(guān)于攪拌器，除非遇有特殊的任務(wù)，需要特殊設(shè)計(jì)之外，現(xiàn)有的各種攪拌器，尤其常用的框式、平槳式、推進(jìn)式和渦輪式等已足夠應(yīng)用。而且這些攪拌器已經(jīng)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，所以對(duì)已有攪拌器性能的深刻了解，應(yīng)予以更多的注意，以便

18、是它們?cè)谑褂弥心軌虺浞职l(fā)揮作用。渦輪式攪拌器現(xiàn)在正被廣泛使用，因?yàn)檫@種攪拌器在工業(yè)上適應(yīng)性很大，它幾乎能有效的完成所有的攪拌任務(wù)，并能處理那些特別是化學(xué)工業(yè)中進(jìn)出遇到的各種黏度的物料。攪拌設(shè)備的軸封多是填料密封和機(jī)械密封。100多年前初期的密封都是采用一些天然材料如皮革和浸油繩等作為密封。以后浸油繩密封逐漸發(fā)展成為今天的軟填料密封。由于石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，易燃易爆物質(zhì)比較多，對(duì)密封性能要求較嚴(yán)，19351945粘間在英美等國均開始研究和應(yīng)用機(jī)械密封，并得到較快的發(fā)展。因而機(jī)械密封已日益得到廣泛應(yīng)用。2. 反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)參數(shù)及要求設(shè)計(jì)參數(shù)及要求容器內(nèi)夾套內(nèi)容器類別工作壓力（MPa）32設(shè)計(jì)壓力（M

19、Pa）32工作溫度（）80143設(shè)計(jì)溫度()85147.5介質(zhì)聚氯乙烯,有機(jī)物，水水蒸氣焊接街頭系數(shù)0.85/1.00.85/1.0全容積（）60充裝系數(shù)0.85腐蝕情況(mm)01.5推薦材料攪拌軸轉(zhuǎn)速(r/min)3065電動(dòng)機(jī)功率(KW)150-200傳熱面積3.夾套反應(yīng)釜設(shè)計(jì)3.1 夾套反應(yīng)釜的總體結(jié)構(gòu)帶攪拌的夾套反應(yīng)釜是化學(xué)、醫(yī)藥及食品等工業(yè)中常用的典型反應(yīng)設(shè)備之一。它是一種在一定壓力和溫度下，借助攪拌器將一定容積的兩種（或多種）液體以及液體與固體或氣體物料混勻，促進(jìn)其反應(yīng)的設(shè)備。一臺(tái)帶攪拌的夾套反應(yīng)釜主要有攪拌容器、攪拌裝置、傳動(dòng)裝置、軸封裝置、支座、人孔、工藝接管和一些附件組成。

20、 攪拌容器分罐體和夾套兩部分，主要有封頭和筒體組成，多為中、低壓壓力容器；攪拌裝置有攪拌器和攪拌軸組成，其形式通常由工藝而定；傳動(dòng)裝置是為帶動(dòng)攪拌裝置設(shè)置的，主要有電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸等組成；軸封裝置為動(dòng)密封，一般采用機(jī)械密封或填料密封；它們與支座、人孔、工藝接管等附件一起，構(gòu)成完整的夾套反應(yīng)釜。3.1.1 釜體部分(1)釜體部分由圓筒和上、下封頭組成，提供物料化學(xué)反應(yīng)的空間，其容積由生產(chǎn)能力和產(chǎn)品的化學(xué)反應(yīng)要求決定。(2)中、低壓筒體通常采用不銹鋼板卷焊，也可采用碳鋼或鑄鋼制造，為防止物料腐蝕，可在碳鋼或鑄鋼內(nèi)表面襯耐蝕材料。(3)釜體殼能同時(shí)承受內(nèi)部介質(zhì)壓力和夾套壓力，必須分別按

21、內(nèi)、外壓?jiǎn)为?dú)作用時(shí)的情況考慮，分別計(jì)算其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。(4)對(duì)于承受較大外壓的薄壁筒體，在筒體外表面影設(shè)置加強(qiáng)圈。 3.1.2 傳熱裝置 為及時(shí)送入化學(xué)放應(yīng)所需熱量或傳出化學(xué)放應(yīng)放出的熱量，在釜體外部或內(nèi)部可設(shè)置傳熱裝置，使溫度控制在需要的范圍之內(nèi)。常用的傳熱裝置是在釜體外部設(shè)置夾套或在釜體內(nèi)部設(shè)置蛇管。(1)反應(yīng)釜的攪拌裝置由攪拌軸和攪拌器組成，可使物料混合均勻、良好接觸，加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。攪拌過程中，物料的湍動(dòng)程度增大，反應(yīng)物分子之間、反應(yīng)物分子與容器器壁之間的接觸不斷更新，既強(qiáng)化了傳質(zhì)和傳熱，又有利于化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。攪拌器采用螺帶螺桿式攪拌器。(2)反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置主要由電機(jī)、減速器、

22、聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸等組成。(3)反應(yīng)釜的軸封裝置：為維持設(shè)備內(nèi)的壓力或阻止釜內(nèi)介質(zhì)泄漏，在攪拌軸伸出封料抖出必須進(jìn)行密封（動(dòng)密封）。軸封裝置通常有填料密封和機(jī)械密封。(4)反應(yīng)釜的其他附件，包括支座、人孔、工藝接管等。3.2 反應(yīng)釜的罐體和夾套的設(shè)計(jì)3.2.1 罐體和夾套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)罐體一般是立式圓筒形容器，有頂蓋、筒體和罐底，通過支座安裝在基礎(chǔ)或平臺(tái)上。根據(jù)反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)參數(shù)及要求可知，罐體采用立式圓筒形結(jié)構(gòu)，上、下封頭均采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。下封頭與筒體焊接，上封頭與筒體采用法蘭連接。夾套采用焊接式整體結(jié)構(gòu)形式。3.2.2 筒體的幾何尺寸計(jì)算 查資料選取該反應(yīng)釜筒體的長徑比i=H/ =1.3,則筒體

23、的內(nèi)徑為 將計(jì)算結(jié)果圓整至公稱直徑標(biāo)準(zhǔn)系列，選取筒體直徑=3800mm。此時(shí)，由計(jì)算得每一米高的筒體容積為，表面積，查表4得，DN=3800mm時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭曲面高度，直邊高度，封頭容積，表面積。筒體高度為 筒體高度圓整為，于是，復(fù)核結(jié)果基本符合原定范圍。3.2.3 夾套幾何尺寸計(jì)算罐體直徑，則夾套內(nèi)徑為，符合壓力容器公稱直徑系列。查表4得，DN=4000mm時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭曲面高度為，直邊高度為，封頭容積，表面積。取反應(yīng)釜裝填系數(shù)為，則估算夾套高度為 選取夾套高度，則，這樣滿足筒體法蘭螺栓的裝拆要求。夾套的傳熱面積為由于夾套內(nèi)介質(zhì)為水蒸汽，故不需使用導(dǎo)流板。3.2.4 強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算中各

24、參數(shù)的選取及計(jì)算，均應(yīng)符合GB 1501998鋼制壓力容器的規(guī)定。強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)考慮以下幾種情況：當(dāng)圓筒內(nèi)為常壓外帶夾套時(shí)：（1）圓筒的公稱直徑DN600mm時(shí)，被夾套包圍部分的筒體按外壓（指夾套壓力）圓筒設(shè)計(jì)，其余部分按常壓設(shè)計(jì)； 當(dāng)圓筒的公稱直徑DN<600時(shí)，全部筒體按外壓（指夾套壓力）圓筒設(shè)計(jì)。（2）圓筒內(nèi)為真空外帶夾套時(shí)：當(dāng)圓筒體的公稱直徑DN600mm時(shí)，被夾套包圍部分的筒體按外壓（指夾套壓力+0.1MPa）圓筒設(shè)計(jì)，其余部分按真空設(shè)計(jì)；當(dāng)圓筒的公稱直徑DN<600mm時(shí)，全部筒體按外壓（指夾套壓力+0.1MPa）圓筒設(shè)計(jì)；（3）當(dāng)圓筒體的公稱直徑DN600mm時(shí)，被夾套包

25、圍部分的筒體分只別按內(nèi)壓圓筒和外壓圓筒設(shè)計(jì)，取其中較大值；其余部分按內(nèi)壓圓筒設(shè)計(jì)。 當(dāng)圓筒的公稱直徑DN<600mm時(shí)，全部筒體分別按按內(nèi)壓圓筒和外壓圓筒設(shè)計(jì)，取其中較大值。（4）本設(shè)備的公稱直徑DN=2200600mm，工藝提供的條件為：釜體內(nèi)筒中設(shè)計(jì)壓力為3MPa，夾套內(nèi)設(shè)計(jì)壓力為2MPa.則夾套筒體和夾套封頭為承受2MPa內(nèi)壓，而內(nèi)筒的筒體和封頭為既承受3MPa內(nèi)壓又承受2MPa外壓，其最惡劣的操作條件為:停止操作時(shí)，內(nèi)筒無壓而夾套內(nèi)仍有蒸汽壓力，此時(shí)內(nèi)筒承受2MPa外壓。所以，筒體分別按3MPa內(nèi)壓和2Mpa外壓設(shè)計(jì)，取其中較大值。夾套按承受2Mpa內(nèi)壓設(shè)計(jì)。首先，按按內(nèi)壓計(jì)算厚

26、度 罐體和夾套材料選用16MnR，設(shè)計(jì)溫度（罐體內(nèi)），（夾套內(nèi)），設(shè)計(jì)壓力（罐體內(nèi)），（夾套內(nèi)）。由設(shè)計(jì)任務(wù)書可知，焊接接頭系數(shù)為查表可知設(shè)計(jì)溫度下，夾套及其封頭材料為16MnR的的許用應(yīng)力按名義厚度取為，按名義厚度取為。先按內(nèi)壓計(jì)算：筒體計(jì)算厚度夾套計(jì)算厚度筒體封頭計(jì)算厚度夾套封頭計(jì)算厚度查參考資料（1）的筒體的鋼板厚度負(fù)偏差，夾套的鋼板厚度負(fù)偏差為腐蝕裕量：罐體為，夾套，則筒體的厚度附加量為 夾套的厚度附加量為 則有 筒體設(shè)計(jì)厚度 夾套設(shè)計(jì)厚度 筒體封頭設(shè)計(jì)厚度 夾套封頭設(shè)計(jì)厚度圓整后選取 筒體名義厚度， 夾套名義厚度， 筒體封頭名義厚度， 夾套封頭名義厚度。3.2.4穩(wěn)定性校核（按外壓校

27、核厚度）厚度附加量C=1.2mm，假設(shè)筒體名義厚度，則筒體有效厚度筒體外徑筒體計(jì)算長度系數(shù)系數(shù)查文獻(xiàn)10得系數(shù)A=0.0017查文獻(xiàn)10得系數(shù)B=150許用外壓力因此，當(dāng)名義厚度.時(shí)，筒體能滿足2Mpa的外壓要求。筒體封頭的厚度計(jì)算如下：假設(shè)筒體封頭名義厚度為，則當(dāng)量球殼外半徑mm系數(shù)查文獻(xiàn)10得系數(shù)B=156許用外壓力該假設(shè)滿足穩(wěn)定要求，筒體封頭名義厚度為3.2.5 水壓試驗(yàn)校核筒體材料為16MnR，該材料在鋼板厚度為=36-60mm時(shí)屈服點(diǎn),在鋼板厚度為=16-36mm時(shí)屈服點(diǎn)，取=0.85，則Mpa。 罐體筒體水壓試驗(yàn)壓力Mpa夾套筒體水壓試驗(yàn)壓力罐體內(nèi)筒水壓試驗(yàn)時(shí)壁內(nèi)應(yīng)力：夾套內(nèi)壓試驗(yàn)

28、應(yīng)力：可見水壓試驗(yàn)時(shí)筒體，夾套內(nèi)應(yīng)力都小于，水壓試驗(yàn)安全。3.3 反應(yīng)釜的攪拌裝置3.3.1 選擇攪拌器 由結(jié)構(gòu)選擇時(shí)所寫，本釜選用平直葉圓盤渦輪攪拌器。根據(jù)攪拌器直徑與罐體內(nèi)徑之比常取0.350.8，,其注意尺寸如下圖3-1： 圖3-1 平直葉圓盤渦輪攪拌器攪拌器直徑； ,攪拌軸直徑d=160mm；槳葉寬度;B=320mm,槳葉厚度, 圓盤厚度，槳葉長度L=400mm,H=230mm攪拌器重量G=201.2kg3.3.2 設(shè)計(jì)攪拌軸(1)、 攪拌軸的材料：選用40Cr合金鋼。(2)、 攪拌軸的結(jié)構(gòu)：連接槳式的軸頭較簡(jiǎn)單，與聯(lián)軸器配合的軸頭結(jié)構(gòu)按聯(lián)軸器的要求而定。（3）、 攪拌軸強(qiáng)度校核如任務(wù)

29、書上所示：電動(dòng)機(jī)功率(KW) 150200 攪拌軸轉(zhuǎn)速（r/min） 3065取電動(dòng)機(jī)功率為，攪拌軸轉(zhuǎn)速為n=65r/min.計(jì)算軸功率：電機(jī)效率 ，減速器效率，兩個(gè)聯(lián)軸器效率 軸轉(zhuǎn)速n=65r/min,40Cr鋼扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，系數(shù)C取100，則 考慮開鍵槽和物料對(duì)軸的腐蝕，軸徑擴(kuò)大8%，即。故攪拌軸軸徑為160mm時(shí)，滿足強(qiáng)度要求。（4） 攪拌軸的形位公差和表面粗糙度要求：一般攪拌軸要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，為防止軸的彎曲對(duì)軸封處的不利影響，因此，軸安裝和加工要控制軸的直度，由于攪拌軸轉(zhuǎn)速n=65r/min，直線度允差1000：0.15.3.4 反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置反應(yīng)釜的攪拌器是由傳動(dòng)裝置帶動(dòng)，傳動(dòng)裝置設(shè)置

30、在釜頂封頭的上部。反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置包括電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、機(jī)架、底座和凸緣法蘭。3.4.1 選用電機(jī)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，選取電動(dòng)機(jī)的功率為160KW，查資料（3）得其型號(hào)為JB/T8680.1-1998 Y2-335M1-6.額度功率，轉(zhuǎn)速為990r/min,重量。3.4.2 選用減速器根據(jù)選取的攪拌軸轉(zhuǎn)速n=65r/min查【資料（3）】表16-2-169可知應(yīng)選取FJ型兩級(jí)硬齒面圓錐齒輪減速器，其型號(hào)尺寸從HG/T3139.3-2001標(biāo)準(zhǔn)中查得型號(hào)為HG/T3139.3-2001 B FJ9B-6-。3.4.3 選用傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸軸徑可以取與攪拌軸相同大小。查【資料（1）】表3-7-15

31、以及3-7-16，可得傳動(dòng)軸的具體尺寸。傳動(dòng)軸記為 HG 21568-1995 傳動(dòng)軸 BXC 1100- 160/1000 40Cr3.4.4 選用凸緣法蘭凸緣法蘭一般焊接于罐體封頭上，用于連接攪拌傳動(dòng)裝置，亦可兼坐安裝、維修、檢查用孔。凸緣法蘭分整天和襯里兩種結(jié)構(gòu)形式，密封面分凸面（R）和凹面（M）兩種。查文獻(xiàn)附圖4-4和附表4-6【資料（2）】，選取R型凸緣法蘭，標(biāo)準(zhǔn)件無適合法蘭，尺寸自定，見零件圖。3.4.5 選用安裝底蓋安裝底蓋采用螺柱等緊固件，上與機(jī)架連接，下與凸緣法蘭連接，是整個(gè)攪拌傳動(dòng)裝置與容器連接的主要連接件。安裝底蓋下裝式的常用形式為RX和LRX型，本設(shè)計(jì)采用RX型，其他結(jié)

32、構(gòu)（整體或襯里）、密封面形式（突面或凹面）以及傳動(dòng)軸的安裝形式（上裝或下裝），按HG21565-95選取。安裝底蓋的公稱直徑與凸緣法蘭相同。形式選取時(shí)應(yīng)注意與凸緣法蘭的密封面配合（突面配突面，凹面配凹面）。查文獻(xiàn)附圖4-7和附表4-7【資料（2）】，標(biāo)準(zhǔn)件無合適底蓋，尺寸自定，見零件圖。3.4.6 選用聯(lián)軸器電機(jī)或減速器輸出軸與傳動(dòng)軸之間及傳動(dòng)軸與攪拌軸之間的連接，都是通過聯(lián)軸器連接的。常用的聯(lián)軸器有彈性塊式聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器和緊箍夾殼聯(lián)軸器。查文獻(xiàn)附圖5-5和附表5-10【資料（3）】，傳動(dòng)軸與攪拌軸間的聯(lián)軸器選用GT剛性凸緣聯(lián)軸器，記為 聯(lián)軸器 GT 140-HT200。減速器輸出軸與傳動(dòng)

33、軸之間選用JQ型夾殼聯(lián)軸器，聯(lián)軸器JQ140-HT200。3.5 反應(yīng)釜的軸封裝置軸封是攪拌設(shè)備的一個(gè)重要組成部分。其任務(wù)是保證攪拌設(shè)備內(nèi)處于一定的正壓和真空狀態(tài)以及防止反應(yīng)物料逸出和雜質(zhì)的滲入。鑒于攪拌設(shè)備以立式容器中心頂插式攪拌為主，很少滿釜操作，軸封的對(duì)象主要為氣體；而且攪拌色設(shè)備由于反應(yīng)工況復(fù)雜，軸的偏擺振動(dòng)大，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性差等特點(diǎn)，故不是所有形式的軸封都能用于攪拌設(shè)備上。反應(yīng)釜攪拌軸處的密封，屬于動(dòng)密封，常用的有填料密封和機(jī)械密封兩種形式。填料密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造，在攪拌設(shè)備上廣泛應(yīng)用，一般用于常壓、低壓、低轉(zhuǎn)速及允許定期維護(hù)的攪拌設(shè)備；機(jī)械密封是一種功耗小、泄露率低，密封性能可靠，

34、使用壽命長的轉(zhuǎn)軸密封，主要用于腐蝕、易燃、易爆、劇毒及帶有固體顆粒的介質(zhì)中工作的高壓和真空設(shè)備。根據(jù)已知工況，選用機(jī)械密封。查文獻(xiàn)附圖5-8和附表5-14【資料（2）】選取。3.6 反應(yīng)釜的其他附件3.6.1 人孔 手孔和人孔的設(shè)置是為了安裝、拆卸、清洗和檢修設(shè)備內(nèi)部的裝置。手孔直徑一般為150250mm，應(yīng)使工人帶上手套并握有工具的收能方便的通過。當(dāng)設(shè)備的直徑大于900mm時(shí)，應(yīng)開設(shè)人孔。人孔的形狀有圓形和橢圓形兩種。圓形手孔制造方便，應(yīng)用較為廣泛。人孔的大小及位置應(yīng)以人進(jìn)出設(shè)備方便為原則，對(duì)于反應(yīng)釜，還有考慮攪拌器的直徑，以便攪拌軸及攪拌器能通過人孔放入罐體內(nèi)。本設(shè)計(jì)未設(shè)手孔，設(shè)有回轉(zhuǎn)蓋帶

35、頸對(duì)焊法蘭人孔一個(gè)。查【資料（1）】表3-4-5，圖3-4-3得選取回轉(zhuǎn)蓋帶頸對(duì)焊法蘭人孔從HG 21518-2005標(biāo)準(zhǔn)中選取標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為HG 21518-2005-16的人孔，具體尺寸見【資料（1）】表3-4-5，圖3-4-3。3.6.2 支座本夾套反應(yīng)釜為立式安裝，采用支承式支座。標(biāo)準(zhǔn)支承式支座（JB/T 4725-92）分為A型和B型兩種。本設(shè)計(jì)中選用B型支承式支座，其結(jié)構(gòu)見【資料（1）】808頁。 估算設(shè)備總重量 設(shè)備總重量式中為罐體和夾套總重；為傳動(dòng)裝置與攪拌裝置總重；為物料重；為冷卻水重。（1） 的計(jì)算 圓筒重量計(jì)算公式計(jì)算得的筒體質(zhì)量為；的夾套筒節(jié)質(zhì)量為。標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭計(jì)算公式，的

36、封頭的質(zhì)量為的封頭的質(zhì)量為。查【資料（1）】表3-4-5得DN=600mm（MFM型）的人孔重=673查文獻(xiàn)14得的平面甲型平焊法蘭的質(zhì)量為=500kg。其他接管取=500kg計(jì)，則（2）的計(jì)算查【資料（2）】表16-2-177得安裝底蓋重；查【資料（3）】表16-2-169得減速機(jī)重；查文獻(xiàn)附表4-6【2】得DN=900mm的凸緣法蘭重；密封裝置及其他附屬件約為；查【資料（3）】表16-2-182得聯(lián)軸器重。查【資料（3）】表17-1-29得電動(dòng)機(jī)重由網(wǎng)絡(luò)中查得，則（3）的計(jì)算取裝填系數(shù)，則操作容積為，有（4） 的計(jì)算 夾套中冷卻水的計(jì)算故設(shè)備總重量為： 每臺(tái)反應(yīng)釜常用4個(gè)支座，但作承重計(jì)算

37、時(shí)，考慮到安裝誤差造成的受力情況變壞，應(yīng)按2個(gè)支座計(jì)算。故每個(gè)支座承受載荷，按支座允許負(fù)荷大于實(shí)際負(fù)荷的原則選用支座JB/T4724-1992支撐式座B8，材料為Q235-AF，支座本體允許載荷，則4個(gè)B8支座能滿足支座自身的承載要求。3.6.3 設(shè)備接口 化工容器及設(shè)備，往往由于工藝操作等原因，在筒體和封頭上需要開一些各種用途的孔。設(shè)備各個(gè)接管的選取如下表：表3-1反應(yīng)釜各接管規(guī)格序號(hào)公稱規(guī)格接管外徑和壁厚標(biāo)準(zhǔn)號(hào)用途或名稱1PN4DN100f1004HG20593-97蒸汽出口2PN4DN50f57 3.5HG20593-97蒸汽入口3PN4DN200f300 12.5HG20593-97壓

38、料管套管4PN4DN150f1504.5HG20593-97壓料管5PN4DN200f219 9.5HG20593-97放料口6PN4DN100f1004HG20593-97冷凝水出口7PN4DN250f1004HG20593-97溫度計(jì)管口8PN4DN100f1004HG20593-97加料口結(jié)束語近幾年國內(nèi)PVC工業(yè)的快速發(fā)展，引發(fā)了行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)加劇，生產(chǎn)廠商為了提高競(jìng)爭(zhēng)能力，對(duì)于大型化的聚合釜及其關(guān)鍵設(shè)備和成套工藝技術(shù)提出了更高的要求。聚合釜是PVC聚合生產(chǎn)過程中最關(guān)鍵的設(shè)備。當(dāng)PVC生產(chǎn)裝置能力超過2萬噸/年，小型釜的配置，便明顯地不經(jīng)濟(jì)。聚合釜的大型化是生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大和生產(chǎn)全部自動(dòng)化的

39、需要，但具體采用多大容積的聚合釜，還受到配套的工藝技術(shù)、電器和自控儀表等技術(shù)水平的限制，以及設(shè)備制造、設(shè)備運(yùn)輸條件和土建投資的制約。但毫無疑問的是，我國PVC行業(yè)采用大型聚合釜生產(chǎn)裝置成為近年來一個(gè)明顯的發(fā)展趨勢(shì)。本設(shè)計(jì)正是基于這種發(fā)展現(xiàn)狀而來。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，我查閱了大量化工設(shè)備設(shè)計(jì)資料，尤其是各類設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，完成了以下設(shè)計(jì)任務(wù)：(1)反應(yīng)釜的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)工藝要求并考慮制造、安裝和維護(hù)檢修的方便，確定各部分結(jié)構(gòu)形式，如封頭形式、傳動(dòng)類型、軸封和各種附件的結(jié)構(gòu)形式。(2)攪拌容器的設(shè)計(jì)。根據(jù)工藝參數(shù)確定各部分幾何尺寸；考慮壓力、溫度、腐蝕因素，選擇釜體和夾套材料；對(duì)罐體、夾套等進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算、校核。(3)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括選擇電動(dòng)機(jī)，確定傳動(dòng)類型，選擇減速器、聯(lián)軸器及底座設(shè)計(jì)。(4)決定并選擇軸封類型及有關(guān)零部件。由于本設(shè)計(jì)中的反應(yīng)釜為大型釜，因此設(shè)計(jì)的難點(diǎn)就在于各部件的型號(hào)的選取，這需要查閱大量的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，我認(rèn)為各零部件間的配合也是很重要的一點(diǎn)，尤其是反應(yīng)釜傳動(dòng)裝置間的配合問題，每?jī)蓚€(gè)部件之間的安裝配合尺寸都必須認(rèn)真仔細(xì)的選取，在考慮好他