中衡?；撬峒映煞磻?yīng)器的

1、化工工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：?；撬峒映煞磻?yīng)器的設(shè)計(jì)專業(yè)：化學(xué)工程與工藝學(xué)號(hào)：21學(xué)生姓名：漢維娟指導(dǎo)教師： 郭孝天2011年 12 月 27 日目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)綜述 - 2 - HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1.1 設(shè)計(jì)題目： -2- HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.2、設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件 -2- HYPERLINK l bookmark12 o Current Docum

2、ent 第二章綜述 - 3 - HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 第三章物料衡算 - 4 - HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 3.1物料衡算的意義 -4- HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 32物料衡算的計(jì)算依據(jù) -4 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 3.3 設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程 -5 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 3.4 反應(yīng)器的工藝確定 -6-

3、第四章能量衡算 - 7 - HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 4.1 物料衡算的意義 -7 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 4.2 熱量衡算方程式 -7 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 4.3 熱量衡算的計(jì)算過(guò)程 -84.3.1 Q和Q 的計(jì)算.-8 -14Q 3 的計(jì)算-8 - HYPERLINK l bookmark96 o Current Document 傳熱面積的計(jì)算- 9 - HYPERLINK l bookmark114 o C

4、urrent Document 第五章 反應(yīng)器的設(shè)計(jì) - 9 - HYPERLINK l bookmark116 o Current Document 5.1 反應(yīng)器筒體和夾套 -9 HYPERLINK l bookmark122 o Current Document 5.2 反應(yīng)釜的底和蓋 -10 HYPERLINK l bookmark124 o Current Document 5.3 攪拌裝置 -11 HYPERLINK l bookmark126 o Current Document 5.4 人孔（或手孔） -11 HYPERLINK l bookmark128 o Current

5、Document 5.5 連管、加料管和壓料管 -11 HYPERLINK l bookmark130 o Current Document 5.6 法蘭 -12 HYPERLINK l bookmark132 o Current Document 5.7 反應(yīng)釜支架 -12-設(shè)計(jì)小結(jié) - 13 -參考文獻(xiàn) - 14 -第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)綜述1.1 設(shè)計(jì)題目：?；撬峒映煞磻?yīng)器的設(shè)計(jì)1.2、設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件1、 設(shè)計(jì)任務(wù)：環(huán)氧乙烷處理能力（進(jìn)料量）：41000 噸/年 生產(chǎn)時(shí)間： 8000小時(shí)/年2、 操作條件控制反應(yīng)溫度7075C反應(yīng)壓力W0.1MPa 反應(yīng)器出口 pH值三11.0 反應(yīng)停留時(shí)

6、間0.5小時(shí) 填料系數(shù)為0.85基準(zhǔn)溫度為25C物料流量取單位時(shí)間（1h）的流量3、物料的物性參數(shù)物料分子量 g mol密度103 Kg m3熔點(diǎn)C燃燒熱KJ mol純度（工業(yè)一級(jí)）%環(huán)氧乙烷44.051.48-112.21262.8 98.0亞硫酸氫鈉104.060.87150.0=0 99.5羥乙基磺酸鈉148.11191 98.01.3、設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、物料衡算，確定反應(yīng)器的體積類型，樣式及其各種參數(shù)2、熱量衡算，確定反應(yīng)器是否需要傳熱以及傳熱的方式等3、反應(yīng)器的輔助設(shè)計(jì)4、畫出反應(yīng)器的設(shè)計(jì)圖第二章 綜述?；撬?taurine),因最初來(lái)自牛的膽汁，故又得名牛膽酸、牛膽素，化學(xué)名稱： 2氨

7、基乙磺酸，呈白色結(jié)晶或粉末狀，無(wú)毒、無(wú)臭，微酸味，溶于水，不溶于乙醇、 乙醚或丙酮；熔點(diǎn)：328329 C (分解)；分子式：C H NSO ；結(jié)構(gòu)式：2 7 3HN-CH -CH -SO，分子量：125.14,CAS:107-35-_7。2 2 2 3?；撬崾且环N結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的含硫氨基酸，它以游離形式大量存在于人和動(dòng)物的幾 乎所有臟器中，其中以腦、心臟及肌肉中含量最高，是人和動(dòng)物的重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)， 具有特殊的藥理作用和生理功能，可消炎、鎮(zhèn)痛、解熱、抗驚厥、降血壓、降血糖 維持正常機(jī)能、調(diào)節(jié)神經(jīng)傳導(dǎo)、調(diào)節(jié)脂類消化與吸收，并能參與內(nèi)分泌活動(dòng)，增強(qiáng) 臟收縮能力，提高人體免疫力等。?；撬峥梢泽w內(nèi)合成，但嬰

8、幼兒時(shí)期因牛磺酸合 成所需CSAD活性較低，合成量不能滿足需要，必須通過(guò)食物或藥物來(lái)加以補(bǔ)充，為 此美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家早已規(guī)定在全部嬰幼JD-%制品中添加?；撬幔恍┍＝★?品中也要適量添加?；撬?。鑒于牛磺酸在醫(yī)藥和保健中的重要作用，單靠從生物體 內(nèi)提取?；撬嵋堰h(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，所以上世紀(jì)50年代國(guó)外便開始了人工合成牛 磺酸的研究。70年代中期，國(guó)外相繼推出多種化學(xué)合成?；撬岬姆椒?。合成法較之 天然提取?；撬峋哂挟a(chǎn)量大，成本低等優(yōu)點(diǎn)，為?；撬岬膹V泛應(yīng)用奠定了物質(zhì)基 礎(chǔ)。目前，美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家?；撬岬匿N量很大，已超過(guò)上萬(wàn)噸年，其中90 以 上用作食品添加劑，飲料行業(yè)中的消費(fèi)量也呈上升趨勢(shì)，逐漸

9、成為大眾化產(chǎn)品。而 我國(guó)上世紀(jì)80年代初才開始研制并小批量生產(chǎn)，雖然1990年?；撬岖@準(zhǔn)用于食品添 加劑，但國(guó)內(nèi)銷量一直不大，主要用于出口。隨著牛磺酸應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大及國(guó) 內(nèi)外需求量的增加，近年來(lái)國(guó)內(nèi)對(duì)牛磺酸合成工藝路線研究較為活躍，在借鑒國(guó)外 技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)不斷探索、改進(jìn)，小試收率指標(biāo)已接近世界先進(jìn)水平，但工業(yè)化 生產(chǎn)水平卻始終徘徊在5262之間，有的企業(yè)生產(chǎn)水平甚至更低，導(dǎo)致成本高， 效益低，嚴(yán)重制約了牛磺酸的生產(chǎn)和發(fā)展。為此，相關(guān)企業(yè)和科研人員有必要對(duì)以 往的合成工藝路線進(jìn)行歸納，比較和分析，達(dá)到相互借鑒，進(jìn)一步改進(jìn)和完善?；?酸合成工藝的目的。國(guó)內(nèi)外嘗試過(guò)的合成方法達(dá)10種之多，根

10、據(jù)所用原料的不同可歸納為五條合成 工藝路線，具體如下：(1)乙醇胺法：用乙醇胺為原料，通過(guò)與酸反應(yīng)或脫水環(huán)合， 再與亞硫酸鹽經(jīng)磺化反應(yīng)制得牛磺酸。(細(xì)分為：酯化法、鹵化法、乙撐亞胺法)(2) 二氯乙烷法：用二氯乙烷為原料，與無(wú)水亞硫酸鈉磺化，制得2一氯乙磺酸鈉，在 加熱加壓條件下與氨反應(yīng)得2氨基乙磺酸鈉，再經(jīng)鹽酸酸化得?；撬?3)環(huán)氧乙烷 法：用環(huán)氧乙烷為原料，先與亞硫酸氫鈉開環(huán)加成反應(yīng)制得2一羥基乙磺酸鈉，然后 在加壓加熱條件下與氨反應(yīng)，制得2一氨基乙磺酸鈉，再用鹽酸酸化得?；撬?4)乙 烯基烷基酰胺法：用乙烯基烷基酰胺為原料，與亞硫酸氫鈉進(jìn)行磺化反應(yīng)后,再經(jīng)水 解得?；撬帷?5)二烷基噻唑

11、法：將2，2一二甲基噻唑烷用過(guò)氧化氫氧化制得?；撬?。環(huán)氧乙烷法具體的生產(chǎn)過(guò)程如下：亞硫酸氫鈉的制備SO2 + NaOH = NaHSO3羥乙基磺酸鈉的制備 CH CH O + NaHSO = HOCH CH SO Na TOC o 1-5 h z 2 232 2 3牛磺酸鈉的制備 HOCH CH SO Na + NH = NH CH CH SO Na + H O2 2 332 2 2 32?；撬岬闹苽?NH CH CH SO Na + HCl = NH CH CH SO H + NaCl22232223(5)?；撬岬姆蛛x與提純 該工藝的特點(diǎn)是技術(shù)含量高，生產(chǎn)成本低(比乙醇胺工藝低大約 5000

12、 元噸)，污染小，對(duì)設(shè)備和控制水平要求高。該工藝由于生產(chǎn)成本低，環(huán)境污染小，正在逐步取代傳統(tǒng)的乙醇胺工藝，而成為牛磺酸 的主流生產(chǎn)工藝。第三章 物料衡算3.1物料衡算的意義依據(jù)質(zhì)量守恒定律，對(duì)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程作為研究系統(tǒng)，對(duì)進(jìn)出口處進(jìn)行定量計(jì)算，稱之 為物料衡算。物料衡算可分為設(shè)計(jì)型及操作型計(jì)算。操作性計(jì)算是對(duì)已建立的工廠、車間或單元操作 及設(shè)備進(jìn)行計(jì)算，可得到轉(zhuǎn)化率、收率、原材料消耗定額等重要的生產(chǎn)指標(biāo)，以便判斷控制 日常生產(chǎn)正常化及為改進(jìn)生產(chǎn)提供優(yōu)化方向。另一方面可以計(jì)算出三廢生成量，對(duì)實(shí)行三廢 治理提供可靠依據(jù)。在對(duì)原有的車間進(jìn)行擴(kuò)大生產(chǎn)時(shí)，進(jìn)行物料衡算，可判斷生產(chǎn)能力平衡 狀況，找出薄弱

13、環(huán)節(jié)加以研究改進(jìn)。而設(shè)計(jì)型計(jì)算是指對(duì)建立的一個(gè)新工廠、車間或單元操作及設(shè)備進(jìn)行物料衡算，這是設(shè) 計(jì)的第一步，也是整個(gè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行能量衡算，設(shè)備工藝計(jì)算，則可確定設(shè) 備的選型、工藝尺寸、臺(tái)數(shù)以及所需的水、電、汽、冷凍、真空及壓縮空氣等需要量。本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)型計(jì)算，以確定反應(yīng)器選型和尺寸，但物料衡算的原則方法對(duì)于操作型同 樣行之有效。32 物料衡算的計(jì)算依據(jù)物料衡算為質(zhì)量守恒定律的一種表現(xiàn)形式，即工G=SG+工Gi o A式中工G輸入物料的總和；i工G 輸出物料的總和；O工G 累積的物料量。A式工G =SG +工G為總物料衡算式。當(dāng)過(guò)程沒有化學(xué)反應(yīng)時(shí)，它也適用于物料中i o A任一組分

14、的衡算；但有化學(xué)反應(yīng)時(shí)，它適用于任一元素的衡算。若過(guò)程中累積的物料量為零 則該式可簡(jiǎn)化為 工G丄G。io上式所描述的過(guò)程屬于定態(tài)過(guò)程，一般連續(xù)不斷的流水作業(yè)（即連續(xù)操作）為定態(tài)過(guò)程，其特點(diǎn)是在設(shè)備的各個(gè)不同位置，物料的流速、濃度、溫度、壓強(qiáng)等參數(shù)可各自不相同，但在同一位置上這些參數(shù)隨不同時(shí)間不發(fā)生變化。若過(guò)程中有物料累積，則屬于非定態(tài)過(guò)程，一般間歇操作（即分批操作）屬于非定態(tài)過(guò)程，在設(shè)備的同一位置上諸參數(shù)隨時(shí)間而變。式或式工或式工G =工Gio中各股物料數(shù)量可用質(zhì)量或物質(zhì)量衡量。對(duì)于液體及處于恒溫、恒壓下的理想氣體還可用體積衡量。常用質(zhì)量分率表示溶液或固體混合物的 濃度（即組成），對(duì)理想混合氣

15、體還可用體積分率（或摩爾分率）表示濃度。3.3 設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程本設(shè)計(jì)屬于連續(xù)型操作，由操作要求可進(jìn)行以下計(jì)算T 二 75 oCP = O.IMPa可知在此條件下， CH CH O 為氣相， NaHSO 為固相。如要反應(yīng)順利進(jìn)行，則需2 2 3NaHSO以溶液的形式存在，而NaHSO屬于易溶性物質(zhì)，故取其濃度C = 0.98。反應(yīng)3 3 B器中發(fā)生的反應(yīng)為：CH CH O + NaHSO = HOCH CH SO Na2 2 3 2 2 3CH2CH2O 年處理量41000噸，生產(chǎn)時(shí)間為8000小時(shí)故其每小時(shí)處理量為：F故其每小時(shí)處理量為：Fa0 二當(dāng)1 二 5125 吋F純度為98%,則F =

16、a-098%=552959 5 =F純度為98%,則F = a-098%由于該反應(yīng)器固定，所以其體積恒定。100則其處理體積為：V =罟=130.58 X 8.31欲273.15 + 75) = 3779.56mh100其有效體積為：V Vt = 3779.56m3/h x 0.5h = 1889.78m3R0故反應(yīng)器的體積為： V1889.78m3故反應(yīng)器的體積為： V1889.78m30.85 2223.27 m則 與 CH2CH2O 完 全 反 應(yīng) 的 NaHSO 3 溶 液 的 理 論 進(jìn) 料 量 為FB0二 13865.46 Kg.-h104.06 Kg Kmol x 130.58

17、Kmol hFB0二 13865.46 Kg.-h13865.46 Kgh0.995二 13935.14 Kgih09813865.46 Kgh0.995二 13935.14 Kgih環(huán)氧乙烷為氣體進(jìn)料：x二1，亞硫酸氫鈉溶液：x二0.98物料衡算：F + 物料衡算：F + F 二 FA B CF x + F x 二 F xA A B B C cF = 19464.73 Kg ihCx = 0.9857C3.4 反應(yīng)器的工藝確定設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)包括定型設(shè)備（標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備）和非定型設(shè)備（非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備）兩大類。定型設(shè)備 通過(guò)選型計(jì)算確定規(guī)格、型號(hào)，非定型設(shè)備則需通過(guò)設(shè)計(jì)與計(jì)算，確定設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工藝尺 寸。

18、本設(shè)計(jì)即為非定型設(shè)備。反應(yīng)釜是氣液型物料混合最常用的反應(yīng)器。反應(yīng)釜釜體是物料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的空間，他 的主要部分是容器，其筒體基本上是圓柱形， 封頭常是橢圓形、錐形和平板。根據(jù)工作溫 度，工作壓力以及該設(shè)備之工藝條件，查相關(guān)資料可以看出它屬于帶攪拌器的低壓反應(yīng)釜類 型，選擇圓柱形簡(jiǎn)體和橢圓封頭。筒體部分的基本尺寸主要是內(nèi)徑 D 和高度 H ， 釜體的基本尺寸首先決定于工藝要i求，對(duì)于帶攪拌器的反應(yīng)釜來(lái)說(shuō)，設(shè)備的容積卩介為主要參數(shù)，根據(jù)化工原理知識(shí)，攪拌功R 率與攪拌器直徑的五次方成正比，而攪拌器直徑往往需隨容器直徑的增大而加大，因此在同 樣的容積下，反應(yīng)釜的直徑太大是不適宜的。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，攪拌

19、式反應(yīng)釜的高度H與釜 體直徑D 的比值HD 一般較為固定，可通過(guò)下表查得（以下僅為所摘取的部分表格）： ii表1攪拌反應(yīng)釜釜體的HD值i種類釜內(nèi)物料類型H/D1一般攪拌式反應(yīng)器液一固或液一液相物料11.3氣一液相物料12根據(jù)本反應(yīng)物料類型為氣一液相物料，故而可取HDj = 2本設(shè)計(jì)中，物料的通入流量F + F = 19464.73Kgh = Q，而物料在反應(yīng)器中停留的AB反應(yīng)時(shí)間t為0.5h,則有以下式子成立：plll= + -p p pABp = 0.87 xl03 Kgmlll= + -p p pABp = 1.48 xl03 Kg/m3 B可得：p = 0.55 x103 Kg m3HD

20、 = 2i2183.03 x 0.510、“代入數(shù)據(jù)：0.5503帚=3.14（T）2 日求得：反應(yīng)釜釜體直徑 D = 2366.89mm ,歸整可取 2400 mm i釜體高度H = 4733.79釜體高度H = 4733.79mm歸整可取 4800 mm第四章能量衡算4.1 物料衡算的意義精細(xì)化工生產(chǎn)一般在規(guī)定的壓力、溫度和時(shí)間等工藝條件下進(jìn)行。生產(chǎn)工程中包括有化 學(xué)過(guò)程和物理過(guò)程,往往伴隨著能量的變化,因此必須進(jìn)行能量衡算。生產(chǎn)中一般無(wú)軸功的 存在或者軸功相對(duì)來(lái)說(shuō)影響較小,可忽略不計(jì),因此能量衡算實(shí)則是熱量衡算。生產(chǎn)工程中 所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)及物理狀態(tài)變化熱效應(yīng)會(huì)使物料溫度上升或者下

21、降,為保證生產(chǎn)過(guò) 程在一定的溫度條件下進(jìn)行,則需環(huán)境對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行熱量的加入或者放出,這便是熱量衡 算的目的。對(duì)新車間的設(shè)計(jì),熱量衡算是在物料衡算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。通過(guò)熱量衡算,可確 定傳熱設(shè)備的熱負(fù)荷,即在規(guī)定的時(shí)間中加入或者移除的熱量,從而確定傳熱劑的消耗量、 選擇合適的傳熱方式、計(jì)算傳熱面積。熱量衡算和物料衡算相結(jié)合,通過(guò)工藝計(jì)算,可確定 設(shè)備工藝尺寸,如設(shè)備的容積、傳熱面積等。對(duì)已投入生產(chǎn)的車間和設(shè)備裝置進(jìn)行熱量衡算,對(duì)熱量的合理利用、提高傳熱設(shè)備的熱 效率、回收余熱、最大限度地降低產(chǎn)品能耗有著極其重要的意義。4.2 熱量衡算方程式熱量衡算按能量守恒定律,在無(wú)軸功條件下,進(jìn)入系統(tǒng)的熱量與

22、離開熱量應(yīng)該 平衡,在實(shí)際中對(duì)傳熱設(shè)備的熱量衡算可由下式表示Q + Q + Q = Q + Q + Q123456式中 Q 所處理的物料帶入設(shè)備中的熱量1Q 加熱劑或冷卻劑與設(shè)備和物料傳遞的熱量2Q 過(guò)程的熱效應(yīng)：3Q 離開設(shè)備物料帶走的熱量4Q5 設(shè)備各部件所消耗的熱量Q 設(shè)備向四周散失的熱量，又稱熱損失6熱量衡算的時(shí)間基準(zhǔn)可與物料衡算相同，即對(duì)連續(xù)生產(chǎn)以每小時(shí)作基準(zhǔn)。但不管是間歇 還是連續(xù)生產(chǎn)，計(jì)算傳熱面積的熱負(fù)荷，必須以每小時(shí)作基準(zhǔn)，而該時(shí)間必須是穩(wěn)定傳熱時(shí) 間。熱量衡算溫度基準(zhǔn)，一般規(guī)定以25C，也可以進(jìn)料溫度作基準(zhǔn)。4.3 熱量衡算的計(jì)算過(guò)程431 Q和Q的計(jì)算14Q (Q )=工

23、GC(t-1)1 4 i Pi 0由物料衡算過(guò)程可知：G二19464.73 Kg二G14t二25C進(jìn)料溫度ti二25C出料溫度12二75OC0 1 2查表可得： CH CH O 氣態(tài)時(shí)22C 二 47.91 J (mol K)二 47.91 J (mo K)二 1.09 KJ (Kg K)pm44.05 x 10-3 Kg mol查精細(xì)化工反應(yīng)器及車間工藝設(shè)計(jì)一書得到：對(duì)于大多數(shù)液體其比熱容都在1.7 2.5 KJ(Kg K)，則取 NaHSO 和 HOCH CH SO Na 都為為 2.0 KJ(Kg K)3223可得： Q -Q 二GC (t -1) + GC (t -1)-GC (t -

24、1) = -1946473KJ14A P, A 10B P, B 10C P,C 20432 Q 的計(jì)算3過(guò)程的熱效應(yīng)可以分為兩類：一類是化學(xué)過(guò)程熱效應(yīng)即化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)；另一類是物理 過(guò)程熱效應(yīng)，即物理狀態(tài)變化熱，如溶解、結(jié)晶、蒸發(fā)、冷凝、熔融、升華等變化吸收或放 出熱量。本設(shè)計(jì)雖有氣液混合，但并沒有相變，因此物理過(guò)程熱效應(yīng)就不再考慮。應(yīng)查相關(guān)文獻(xiàn)取得化學(xué)反應(yīng)熱效A H二-52.36 KJ/molr m則 Q 二 A H n = 52.36 x 130.58KJ = 6837.17KJ3r m4.3.3 傳熱面積的計(jì)算本設(shè)計(jì)中必須加熱，故加熱設(shè)備通過(guò)介質(zhì)向設(shè)備和物料傳遞的熱量Q 2與設(shè)備各部件

25、所消耗的熱量Q5以及設(shè)備向四周散失的熱量的差值即為所需的加熱量。Q Q Q = Q Q Q = 1946473 + 6837.17 = 1953310.17KJ256413可以看出，該反應(yīng)是需要加熱進(jìn)行的，本設(shè)計(jì)采用夾套傳熱的方式，以水蒸氣作為傳熱 介質(zhì)。取水蒸汽的進(jìn)口溫度為100C，出口溫度為75C，則可計(jì)算出其對(duì)數(shù)平均溫差：At = （100-監(jiān)（負(fù)一=36.07OCm r 100 75In75 25查得夾套式傳熱器，當(dāng)夾套內(nèi)流體為水蒸氣，反應(yīng)器（釜）內(nèi)為溶液時(shí)，總傳熱系數(shù)的范圍為160 440 Kcal (m2C)，取K = 160Kcal： (m2 *OC) = 4.18x 160 K

26、J (m2 *OC) = 668.8KJ (m2 *OC)Q 1953310.17由 Q = KAAt 可得： mA =m 由 Q = KAAt 可得： mKAt668.8x 36.07m第五章 反應(yīng)器的設(shè)計(jì)5.1 反應(yīng)器筒體和夾套由第三章的計(jì)算可知：反應(yīng)釜體積為：V = 2223.27m3 ；釜體直徑D = 2366.9mm，歸Ri整可取2400 mm；釜體高度H = 4733.79mm，歸整可取4800 mm。控制反應(yīng)溫度75C； 反應(yīng)壓力為O.IMPa。查GB150鋼制壓力容器表，取其公稱直徑D = 2400mm。其材料 為16MnR鋼，鋼板標(biāo)準(zhǔn)GB6654，器壁厚度為6mm。夾套傳熱結(jié)

27、構(gòu)簡(jiǎn)單，基本上不需要進(jìn)行維修。在采用夾套傳熱時(shí)，因夾套向外有熱量散 失，故需要在夾套體外包以保溫材料。容器外裝有夾套可有4 種形式：僅圓筒部分有夾套，僅圓筒和下封頭部分有夾套，在圓 筒部分夾套采用分段結(jié)構(gòu)或帶有加強(qiáng)圈以及圓筒、下封頭、上封頭的一部分有夾套。夾套形 式可按工藝設(shè)計(jì)要求及反應(yīng)釜具體結(jié)構(gòu)的不同而選擇，一般僅圓筒和下封頭部分有夾套應(yīng)用 最為廣泛，本設(shè)計(jì)的反應(yīng)釜夾套即是采用這一種的。另外采用全包式、不可拆式整體夾套結(jié) 構(gòu)，這樣的構(gòu)型具有最大的傳熱面積以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封可靠等優(yōu)點(diǎn)。這種夾套結(jié)構(gòu)的適應(yīng) 壓力一般0.6MPa及其以下。在本裝備中用水蒸氣作為加熱介質(zhì)，采用下端進(jìn)、上端出，以使夾套

28、中經(jīng)常充滿介質(zhì)充分利用傳熱面，加強(qiáng)傳熱效果。夾套的直徑D可通過(guò)D的值經(jīng)查表得到，如表所示：夾套直徑D與筒體直徑D的關(guān)系直徑夾套直徑D與筒體直徑D的關(guān)系D500600700180020003000DD + 50D +100D + 200由上面的D = 2400mm可知，夾套直徑D二D + 200二2400 + 200二2600肌肌夾套下封頭根據(jù)夾套直徑及其所選形式，按標(biāo)準(zhǔn)選取。夾套的高度H主要是取決與傳熱面積的要求，夾套的傳熱面積A = 80.97m2。一般要求 其不能低于液面高度，參考夾套的直徑，查夾套容器的總加熱面積表，取夾套高度H = 4m。夾套高度的確定，還應(yīng)考慮兩個(gè)因素：當(dāng)反應(yīng)釜筒體與

29、上封頭用設(shè)備法蘭連接時(shí)，夾套 定邊至少應(yīng)在法蘭下150200mm處（視法蘭螺栓長(zhǎng)度及拆卸方便而定）；而當(dāng)反應(yīng)釜具 備有耳座時(shí)，須考慮避免因夾套頂部位置而影響耳座的焊接地位。5.2 反應(yīng)釜的底和蓋底和蓋可以有各種不同的式樣，常用的有折邊橢圓形、折邊球形、平面形和蝶形，有時(shí) 也用錐形。各種底和蓋式樣的選擇是根據(jù)設(shè)備的操作條件來(lái)決定的。在一般的釜式反應(yīng)器中 最常用的是折邊橢圓形和折邊球形的底和蓋。它們適用于操作壓力大于0.7 大氣壓的設(shè)備， 是用鋼板由沖壓或人工鍛打而制成的。用作底時(shí)與同樣直徑的罐體焊接在一起即可。而用作 頂蓋時(shí)，則將它們與法蘭焊在一起。從應(yīng)力分布情況來(lái)看，橢圓形的底應(yīng)力分布較為均勻

30、 而折邊球形的底在轉(zhuǎn)折處有應(yīng)力集中現(xiàn)象，因此在選型和設(shè)計(jì)時(shí)一般都推薦橢圓形底。本設(shè) 計(jì)壓力為1 大氣壓，故采用橢圓形封頭。根據(jù)本設(shè)計(jì)的工藝條件以及筒體，選用橢圓形折邊 封頭，參照表壓力容器橢圓形封頭其材料為16MnR碳鋼，公稱直徑D = 2400mm。封頭壁厚5 =6mm。5 .3 攪拌裝置精細(xì)化學(xué)工藝的許多過(guò)程都是在有攪拌裝置的釜式反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)的。攪拌的目的是： 使互溶的兩種或兩種以上液體混合均勻；形成乳濁液或懸浮液；促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)和加速物理變化過(guò)程，如促進(jìn)溶解、吸收、吸附、萃取、傳熱等過(guò)程。也能刮除沉積在器壁上的附著 物，提高傳熱效率。實(shí)際操作中，攪拌可以同時(shí)達(dá)到上述幾種目的。不同的生產(chǎn)過(guò)程

31、對(duì)攪拌 程度有不同的要求。攪拌的方法很多，使用最早、且仍在廣泛使用的是機(jī)械攪拌，常用的攪 拌器有槳式、框式、錨式、旋漿式、渦輪式和螺帶式等。攪拌裝置的形式和構(gòu)造主要取決于 物料的聚集狀態(tài)、粘度、比重以及處理物料的多少等等。在選擇和設(shè)計(jì)攪拌器構(gòu)造時(shí)。最基 本的原則是：取得最高的攪拌效率、消耗最小的動(dòng)力、具有簡(jiǎn)單的構(gòu)造和成本。HG/T2123-91 已對(duì)常用的攪拌器的型式及其主要參數(shù)作了規(guī)范。由于本反應(yīng)器是在較 低轉(zhuǎn)速大概轉(zhuǎn)速為n = 80r/mi n左右，故可選用漿式攪拌器。攪拌器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，槳葉有直葉和折葉之分，直葉葉面與旋轉(zhuǎn)方向垂直，主要使物料 產(chǎn)生切線方向的流動(dòng)，加攪拌擋板后可以產(chǎn)生一定

32、的軸向攪拌效果。折葉式則是槳葉與旋轉(zhuǎn) 方向成一傾角， 45或60度 ，可使物料軸向分流較多。綜合考慮攪拌與散熱效果，本設(shè)計(jì) 中由于反應(yīng)物料的粘度不大，故直接選用直葉式攪拌器。攪拌軸的材料通常是用45鋼，有時(shí)還需進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，以提高軸的強(qiáng)度并減少軸頸的磨損。如無(wú)條件進(jìn)行熱處理而軸徑允許裕度較大時(shí),可選用Q275鋼甚至是Q235-A鋼。 本設(shè)計(jì)中并沒有酸性物質(zhì)或者熱處理，故采用45鋼。對(duì)于電機(jī)的選擇和安裝，需要先選擇合適的凸緣法蘭，安裝底蓋等。參照表凸緣法蘭。 安裝底蓋，機(jī)架的公稱直徑與傳動(dòng)軸軸徑的搭配可以確定，凸緣法蘭和安裝底蓋的公稱直 徑相等為D = 400mm，傳動(dòng)軸軸徑為d = 80m

33、m，機(jī)架的公稱直徑DN = 300mm。5.4 人孔（或手孔）在大多數(shù)反應(yīng)釜的蓋上都有人孔（或手孔）,人孔（或手孔）被用來(lái)加入固態(tài)物料，和清理 檢修反應(yīng)釜內(nèi)部。人孔的直徑為400毫米（圓形的）或300X400毫米（橢圓形的），大部分 人孔是圓形的。人孔或手孔有多種形式，它包括焊接固定在釜蓋上的孔體，平的或凸形的孔 蓋，用螺釘擰緊孔蓋，使其密閉。參照HG xx 95人孔標(biāo)準(zhǔn)以及表檢查孔最少數(shù)量與最小尺寸，對(duì)于本設(shè)計(jì)筒體的 公稱直徑D = 2400mm，則至少應(yīng)該開一個(gè)人孔，形狀為圓形D = 400mm或者長(zhǎng)圓形0 450 X 300。為了方便進(jìn)行維修和觀察，選擇在筒體上開兩個(gè)圓形D二400mm的

34、人孔。5.5 連管、加料管和壓料管連管絕大多數(shù)反應(yīng)釜都要和各種管道相連接，而這些管道通常是與安裝在反應(yīng)釜蓋上的連管 相連接。連管的短管部分通常焊接在釜蓋上。布置在釜蓋上的幾個(gè)連管通常應(yīng)具有相同的直 徑。一般來(lái)說(shuō)連管的截面積以在1530分鐘內(nèi)將釜內(nèi)全部液體取盡為原則。大致尺寸如下：反應(yīng)釜的容積m3連管的直徑mm100以下80100100200120200300140故取連管的直徑為14 0mm加料管當(dāng)向反應(yīng)釜內(nèi)加料時(shí)，原則上不允許用連管直接加料，因?yàn)檫@樣會(huì)使液體散在釜蓋的內(nèi) 表面上，并流入設(shè)備的法蘭之間墊料圈中去，引起腐蝕和滲漏。因此在連管內(nèi)必須另裝加料 管。加料管是一根短管插在加料用的連管內(nèi)，

35、借法蘭和螺釘與連管連接，加料管的下端應(yīng)截 成與水平成45角，為的是使液體在加料時(shí)不致四面濺開，也不致落在釜壁上。在計(jì)算加料 管直徑時(shí)，通常依據(jù)每小時(shí)所加物料的體積和液體在管內(nèi)的流速，液體在管內(nèi)的流速一般在 0.75 1米/秒的限度之內(nèi)。加料管的直徑取100mm。壓料管壓料管是利用壓縮空氣或其他氣體從反應(yīng)釜中將全部液態(tài)物料壓出時(shí)所用的管子。并不 是每一個(gè)反應(yīng)釜都必須有這樣一根壓料管，只有在這一反應(yīng)釜內(nèi)的物料要輸送到位置更高或 并列的另一設(shè)備中去，才考慮安裝壓料管。壓料管的位置一般貼著釜壁安裝。壓料管的直徑 取 80 mm 。5.6 法蘭罐體的上端和頂蓋上焊以成對(duì)的法蘭，法蘭之間安放填料，然后借螺釘將其擰緊，以保 證反應(yīng)設(shè)備的密閉。法蘭可由鋼板切成（適用于罐體直徑不大的情況），或由扁鋼或角鋼圈 制，或用鋼鑄制，或者鍛制。關(guān)于法蘭的直徑、厚度、螺釘?shù)囊?guī)格、數(shù)量等均在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中 有具體規(guī)定。由于常壓操作，所有法蘭均采用標(biāo)準(zhǔn)管法蘭，平焊法蘭，由不同的公稱直徑， 選用相應(yīng)法蘭。加料管接管法蘭：PN6DN140 HG 5010接管管接管法蘭：PN6DN80 HG 5010壓料管管接法蘭：PN6DN80 HG 50105.7 反應(yīng)釜支架反應(yīng)釜支架有二種：懸吊式支架和支承式支架。懸吊式支架是可以將反應(yīng)釜固定在操 作平臺(tái)上，而支承式支