年產(chǎn)1000噸丙酸鈉反應(yīng)釜設(shè)計

1、 寶雞文理學(xué)院化學(xué)化工系畢業(yè)設(shè)計題目: 年產(chǎn)1000噸丙酸鈉車間工藝設(shè)計立式攪拌反應(yīng)釜的設(shè)計學(xué)生姓名寧穎濤（200792054044）指導(dǎo)教師陳虎魁（教授）班 級2007級1班專 業(yè)化學(xué)工程與工藝學(xué) 院寶雞文理學(xué)院2010年5月 30日目錄摘要11概述.21.1丙酸鈉的性狀及應(yīng)用.21.1.1丙酸鈉的性狀.21.1.2丙酸鈉的應(yīng)用21.2 丙酸鈉的危險性.21.3丙酸鈉的貯存與運輸.21.4丙酸鈉的使用范圍及使用量.21.5丙酸鈉的生產(chǎn)廠家.31.6丙酸鈉的市場前景.32丙酸鈉的生產(chǎn)工藝介紹.32.1丙酸鈉的生產(chǎn)方法.42.1.1碳酸鈉酸堿中和法42.1.2氫氧化鈉酸堿中和法42.1.3碳酸氫

2、鈉酸堿中和法42.2生產(chǎn)方法的選定.43工藝流程簡述.43.1工藝流程框圖.43.2原料、輔助原料、原料配比.53.3丙酸鈉產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格.53.4反應(yīng)釜類型.53.5間歇攪拌釜式反應(yīng)器.64工藝計算.84.1設(shè)計生產(chǎn)能力.84.2立式攪拌反應(yīng)釜的設(shè)計.94.2.1確定筒體和封頭形式.94.2.2反應(yīng)釜體積V的計算.94.2.3確定反應(yīng)釜筒體的直徑與高度104.2.4 罐體筒體計算厚度.114.2.5 封頭設(shè)計.124.2.6 罐體封頭厚度計算.134.2.7 夾套筒體厚度計算.134.2.8 夾套封頭厚度計算.144.2.9 夾套高度及表面積的計算.145. 反應(yīng)釜攪拌器設(shè)計及計算155

3、.1攪拌器的類型155.2 攪拌器設(shè)計計算.165.2.1 攪拌器的選型.165.2.2 攪拌器功率計算.175.2.3 攪拌軸的工藝計算.175.2.3.1 攪拌軸的材質(zhì)及加工要求.175.2.3.2 攪拌軸直徑計算.186 熱量衡算.186.1 相關(guān)物料的物性參數(shù)14 .186.2 相關(guān)物質(zhì)量.186.3熱量計算19結(jié)束語.20參考文獻.21謝辭.22年產(chǎn)1000噸丙酸鈉車間工藝設(shè)計立式攪拌反應(yīng)釜的工藝設(shè)計寧穎濤*（寶雞文理學(xué)院 化學(xué)化工系, 陜西 寶雞 721013） 摘 要：由丙酸可制備多種鹽，如丙酸鈉、丙酸鈣、丙酸鋅等。丙酸鹽既可以用作食品添加劑，也可用作飼料等的防霉劑。本文綜述了丙

4、酸鹽類中丙酸鈉的生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)設(shè)備、產(chǎn)品各項指標(biāo)及市場前景，并重點介紹了年產(chǎn)1000噸丙酸鈉車間生產(chǎn)工藝中，生產(chǎn)丙酸鈉的立式攪拌反應(yīng)釜的設(shè)計。本設(shè)計根據(jù)反應(yīng)物的物料恒算和熱量恒算對反應(yīng)釜工藝尺寸及其附屬設(shè)備進行計算，從而能夠在適當(dāng)?shù)墓に嚄l件下實現(xiàn)丙酸鈉的生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：丙酸鈉 生產(chǎn)工藝 中和 立式攪拌反應(yīng)釜The Process Design of a Plant Producing1000t/a sodium propionate: The Design of vertical agitation reaction still Ning Yingtao(Department of C

5、hemistry and Chemical Engineering, Baoji University of Arts and Sciences, Baoji, Shaanxi, 721013 )Abstract: Propionic acid salt can used for food additives, also used for feed mould inhibitor .This paper reviews propionic acid salts in the sodium propionate production technology, product quality, va

6、rious indicators and market prospect, and mainly introduces an annual output of 1,000 tons sodium propionate workshop production process in production propionic acid sodium vertical stirrer tanks design. This design according to the material constant calculate and reactants to the reaction kettle co

7、nstant calculate calorie process and its subsidiary equipment size calculation, which could in the appropriate technology condition realize sodium propionate production.Keywords：sodium propionate production technology neutralization reaction vertical agitation reaction still * 交稿日期：2011-5-20 指導(dǎo)老師：陳虎

8、魁作者簡介：寧穎濤（1988-），女，陜西西安市，寶雞文理學(xué)院2011屆化學(xué)工程與工藝畢業(yè)生1概述1.1 丙酸鈉的性狀及應(yīng)用1.1.1 丙酸鈉的性狀 丙酸鈉（英文名稱：Sodium Propionate），分子式為：CHCHCOONa,相對分子質(zhì)量96.06，是透明顆粒或結(jié)晶體，稍有特異丙酸氣味。在濕空氣中潮解，極易溶于水，溶于醇，微溶于酮。對石蕊呈中性或弱堿性。丙酸鈉基本無毒，對霉菌、好氧性芽孢桿菌、草類氏陰性菌等具有抑菌效果。1.1.2 丙酸鈉的應(yīng)用 在食品工業(yè)中作膨松劑、面團調(diào)節(jié)劑、緩沖劑、組織改進劑、固化劑、營養(yǎng)增補劑、螯合劑等。如作焙制品、糕點膨松劑。面包、餅干的助酵劑、緩沖劑、果膠

9、固化劑（凝膠作用），酵母食料肉類制品組織改進劑等。 用于釀造，可增加糖化力，提高發(fā)酵能力。 用作殺菌劑、防腐劑、防霉劑，用于糕點、楊梅等防霉，也可用作飼料防霉劑。 在制革中作蒙囿劑，以提高皮革的耐堿力和鞣制的均勻性。1.2 丙酸鈉的危險性 可燃性危險特性：可燃，火場排出含氧化鈉辛辣刺激煙霧。1.3 丙酸鈉的貯存與運輸 本品應(yīng)密封貯存于干燥通風(fēng)的倉庫中，防止包裝破損，防止受潮，與有害有毒物品分開存放。1.4 丙酸鈉的使用范圍及使用量 丙酸鈉用于食品防腐添加劑時，我國允許使用的范圍和限量為：浸楊梅30-50g/kg，糕點2.5g/kg，加工干酪3000mg/kg,應(yīng)使用3%-5%的水溶液，加工完畢

10、后必須洗凈。1.5 丙酸鈉的生產(chǎn)廠家表1 2000年國內(nèi)主要丙酸鈉生產(chǎn)廠家情況單位名稱 生產(chǎn)能力/t*a 產(chǎn)品純度%鶴崗市紅旗精細(xì)化工廠 300 99.0上海華美助劑廠 1000 98.0地方國營淮安獸藥廠 100 98.0湖北中天亨迪藥業(yè)有限公司 1000 98.0天津市獸藥二廠 800 50.0天津市化學(xué)試劑研究所 試劑級重慶市化工研究院 食品、飼料級表2 國外丙酸鈉的生產(chǎn)供應(yīng)商生產(chǎn)廠家ALFA AESAR,AJOHNSON MATTHEY COMPANYAMERICAN International chemical,INCASHLAND Distribution CompanyBROWN

11、 CHEMICAL CO,ICNINGAHAN&COMPANY,ICNNIACET CORP.1.6 丙酸鈉的市場前景 我國的丙酸鈉的生產(chǎn)起步于20世紀(jì)80年代，據(jù)不完全統(tǒng)計，全國生產(chǎn)廠才有10家左右。規(guī)模都在500t/a以下，總規(guī)模不足10kt/a。與國外相比，我國丙酸鈉生產(chǎn)存在較大的差距：一是規(guī)模小；二是工藝落后、消耗高；三是自動化控制水平低，生產(chǎn)人員貧經(jīng)驗操作，產(chǎn)品質(zhì)量波動大。因此，隨著我國食品、飼料行業(yè)的發(fā)展，及時采用先進的生產(chǎn)工藝及設(shè)備，改造或建設(shè)一定經(jīng)濟規(guī)模的生產(chǎn)線，對丙酸鈉防腐劑的發(fā)展將起到很大的推動作用，有著廣闊的市場前景。2丙酸鈉的生產(chǎn)工藝介紹2.1 丙酸鈉的生產(chǎn)方法

12、2.1.1 碳酸鈉酸堿中和法制取丙酸鈉反應(yīng)方程式：2CHCHCOOH +NaCO = 2CHCHCOONa + HO + CO2.1.2 氫氧化鈉酸堿中和法制取丙酸鈉反應(yīng)方程式：CHCHCOOH + NaOH = CHCHCOONa + HO2.1.3 碳酸氫鈉酸堿中和法制取丙酸鈉反應(yīng)方程式：CHCHCOOH + NaHCO = CHCHCOONa + HO + CO2.2 生產(chǎn)方法的選定從原料的來源與價格上考慮，碳酸鈉的來源廣泛，價格低廉，適用于大規(guī)模生產(chǎn)，故選擇碳酸鈉與丙酸反應(yīng)制取丙酸鈉。3 工藝流程簡述 本工藝由丙酸與碳酸鈉作用而制得。工藝過程為：將碳酸鈉溶于水中，開啟攪拌器，加熱使之溶

13、解，加入反應(yīng)釜，在80下慢慢加入丙酸。加完丙酸，調(diào)節(jié)反應(yīng)液PH值，使其PH值在7-8范圍內(nèi)，中和溫度為80，中和時間2-3h。將中和液過濾除去不溶物，清夜經(jīng)濃縮、冷卻、結(jié)晶、分離、干燥得成品。3.1 工藝流程框圖丙酸碳酸鈉反應(yīng)釜加熱抽濾蒸發(fā)濃縮結(jié)晶晶體離心甩干氣流干燥檢測計量包裝成品3.2 原料、輔助原料、原料配比 原料：碳酸鈉（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%） 丙酸（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%） 水 原料配比:n(丙酸)n(碳酸鈉)=10.723.3 丙酸鈉產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格表3 感官要求項 目要 求檢 驗 方 法色澤和組織狀態(tài)白色結(jié)晶、顆?；蚪Y(jié)晶性粉末取適量樣品于清潔、干燥的白瓷盤中，在自然光線下，目視觀察，嗅其

14、氣味。氣味無臭或帶微量乙酸味表4 丙酸鈉產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)項目指標(biāo)1. 含量（以無水鹽計）2. 水分3. 在1%水溶液中PH值4. 游離堿（以NaCO計）5. 砷（As）6. 鐵（Fe）7. 鉛（Pb）99%1%7.510.00.15%3PPm30PPm10PPM3.4 反應(yīng)釜的類型  反應(yīng)釜主要是用于石油，聚合物，化學(xué)產(chǎn)品，橡膠制品，農(nóng)藥，染料，醫(yī)藥，食品，用來完成硫化，硝化，加氫，烷基化，縮合過程中，如壓力容器，如反應(yīng)釜，反應(yīng)釜，罐分解，聚合和材料通常碳錳鋼，不銹鋼，鋯，鎳基（哈氏合金，蒙乃爾，鎳康）合金及其它復(fù)合材料;     根據(jù)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)釜可分為開放型反應(yīng)

15、堆落成單位，開放對焊法蘭型反應(yīng)堆和反應(yīng)堆關(guān)閉三個類別，每個結(jié)構(gòu)和適用范圍的自己的長處和短處。 根據(jù)反應(yīng)釜的分類和選擇的材料    1.電加熱反應(yīng)釜適用范圍：廣泛用于石油，化工，食品，醫(yī)藥，農(nóng)藥，研究和其他行業(yè)，完成工業(yè)聚合，縮合，硫化，烷基化，加氫和其他化學(xué)品過程中，有機染料和中間體和反應(yīng)過程的許多設(shè)備。 2.蒸汽加熱反應(yīng)釜適用范圍：廣泛用于石油，化工，食品，醫(yī)藥，農(nóng)藥，研究和其他行業(yè)，完成工業(yè)聚合，縮合，硫化，烷基化，加氫和其他化學(xué)品過程中，有機染料和中間體和反應(yīng)過程的許多設(shè)備。 3.不飽和聚酯樹脂設(shè)備 適用范圍：用于生產(chǎn)不飽和聚酯樹脂，酚醛樹脂，環(huán)氧樹脂， ABS樹脂，

16、油漆的關(guān)鍵設(shè)備。 4.不銹鋼反應(yīng)釜適用范圍：適用于石油，化工，制藥，冶金，科研，大學(xué)和其他部門進行高溫，高壓的化學(xué)反應(yīng)試驗，顆粒的粘性材料可以達到的高混合效果。 5.搪玻璃反應(yīng)釜適用范圍：廣泛用于石油，化工，食品，醫(yī)藥，農(nóng)藥，研究和其他行業(yè)。 6.磁力攪拌反應(yīng)釜（化學(xué)反應(yīng)釜） 適用范圍：廣泛用于石油，化工，食品，醫(yī)藥，農(nóng)藥，研究和其他行業(yè)，完成工業(yè)聚合，縮合，硫化，烷基化，加氫和其他化學(xué)品過程中，有機染料和中間體和反應(yīng)過程的許多設(shè)備。 7.多功能反應(yīng)釜色散 適用范圍：廣泛用于石油，化工，食品，醫(yī)藥，農(nóng)藥，科研產(chǎn)業(yè)，是用來完成聚合，縮合，硫化，烷基化，加氫和其他化學(xué)品過程中，有機染料和中間體和過

17、程的許多反應(yīng)設(shè)備。 8.小型試驗高壓釜 適用范圍：適用于高速，低速，混合低粘度材料。各種化學(xué)反應(yīng)的理想設(shè)備測試。 9.鋼襯pe反應(yīng)釜適用范圍：適用酸，堿，鹽，和最醇。完善的應(yīng)用液態(tài)食品和藥品。是橡膠襯里，玻璃鋼，不銹鋼，鈦鋼，搪瓷，塑料板焊接的理想替代產(chǎn)品。 10.鋼襯ETFE反應(yīng)釜適用范圍：特別是良好的抗腐蝕性能的能力不同濃度的酸，堿，鹽，強氧化劑，有機化合物和其他強腐蝕性化學(xué)品的所有媒體。為了解決高溫硫酸，氫氟酸，鹽酸和各種有機酸，如理想的長期問題的腐蝕產(chǎn)物。     反應(yīng)釜可根據(jù)不同類型的密封可分為：填料密封，機械密封和磁力密封。3.5間歇攪拌釜式反應(yīng)器 間歇攪拌釜式

18、反應(yīng)器反應(yīng)物料一次加入反應(yīng)器，充分?jǐn)嚢?，使整個反應(yīng)器內(nèi)物料的濃度和溫度保持均勻。通常它配有夾套或蛇管，以控制反應(yīng)溫度。達到規(guī)定的轉(zhuǎn)化率，停止反應(yīng)并將物料排出。生產(chǎn)周期包括加料、反應(yīng)、出料、清洗。    在理想的間歇攪拌釜式反應(yīng)器器內(nèi)，由于劇烈攪拌，物料達到分子尺度上的均勻，且濃度處處相等，因而排除了物質(zhì)傳遞過程對反應(yīng)的影響；由于具有足夠大的傳熱速率，器內(nèi)各處溫度相等；排除了熱量傳遞過程對反應(yīng)的影響。這種操作特點決定了間歇攪拌釜式反應(yīng)器的反應(yīng)結(jié)果只由化學(xué)動力學(xué)所確定。4 工藝計算4.1 設(shè)計生產(chǎn)能力年產(chǎn)1000噸丙酸鈉按每年有300個工作日 日產(chǎn)丙酸鈉（1000&#

19、215;10）/300=3333.3Kg采用每天3班制間歇式生產(chǎn) 3333.3/3=1111.1Kg/班次最終產(chǎn)品丙酸鈉的干基含量為99%則生產(chǎn)丙酸鈉 1111.1Kg×99%=1100.0Kg/班次濃縮收率95%，結(jié)晶收率95%，過濾收率95%，干燥收率99%。工藝流程中總收率為 95%×95%×95%×95%=81.5%反應(yīng)釜中生成丙酸鈉為 1100/81.5%=1349.7Kg/班次根據(jù)反應(yīng)方程式：2CHCHCOOH + NaCO = 2CHCHCOONa + HO + CO 148 106 192 18 441040.4Kg 745.1Kg 13

20、49.7Kg 126.5Kg 309Kg因為反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為95%，且反應(yīng)在堿性條件下進行，故碳酸鈉過量，則應(yīng)根據(jù)丙酸計算，那么所需丙酸質(zhì)量為1040.4Kg/95%=1095.2Kg/班次=14.8Kmol/班次查資料得配料比為：n(丙酸)n(碳酸鈉)=10.72n(碳酸鈉)=14.8×0.72=10.7Kmol/班次=1134.2Kg/班次本工藝所使用的丙酸為96%，則需要丙酸（96%）=1095.2/96%=1140.8Kg/班次 碳酸鈉為95%，則需要碳酸鈉（95%）=1134.2/95%=1194Kg/班次查得80時碳酸鈉的溶解度為43.9g/100g水則1194Kg碳酸鈉需溶

21、于水：2720Kg碳酸鈉溶液濃度為：1194/(1194+2720)=30.5%應(yīng)加入碳酸鈉溶液1194+2720=3914Kg由資料已知20時丙酸鈉的溶解度為1000g/1L,為11，溶解1349.7Kg丙酸鈉需1349.7Kg水。進口物料組成：m丙酸（96%）：1140.8 Kg/班次 m碳酸鈉溶液：3914 Kg/班次 m水：1223.2 Kg/班次出口物料組成：丙酸鈉：1349.7 Kg/班次 生成的水：126.5 Kg/班次 二氧化碳：309 Kg/班次 過量的丙酸：54.8 Kg/班次 過量的碳酸鈉：389.1 Kg/班次 溶劑水：3943.2 Kg/班次 96%丙酸所含水：45.

22、6 Kg/班次 95%碳酸鈉所含水：59.8 Kg/班次4.2 立式攪拌反應(yīng)釜的設(shè)計4.2.1 確定筒體和封頭形式 從上述已知工作壓力及反應(yīng)溫度以及該設(shè)備之工藝過程性質(zhì)，可以看出它是屬于帶攪拌的反應(yīng)釜類型，根據(jù)慣例，選擇圓柱形筒體和橢圓形封頭。4.2.2反應(yīng)釜體積V的計算=2.530g/cm=2530 Kg/m=1.2659g/cm=1265.9 Kg/m=1.000g/cm=1000 Kg/mV=m/=1194/2530=0.47 mV=m/=1140.8/1265.9=0.90 mV=m/=3943.2/1000=3.94 mV= V+ V+ V=0.47+0.90+3.94=5.31 m

23、決定反應(yīng)器的罐體體積應(yīng)考慮填充系數(shù)f，體積計算值V與實際設(shè)計值V之比為f，其值根據(jù)反應(yīng)物料的性質(zhì)而定，一般為0.40.85：對于沸騰或鼓泡的液體物料，可取較小的值，如0.40.6；對于不沸騰或不鼓泡的液體物料，可取0.70.85；不帶攪拌或攪拌緩慢的反應(yīng)釜，取0.85；帶攪拌的反應(yīng)釜，取0.60.8；實際工程中，要根據(jù)物料性質(zhì)，反應(yīng)時的狀態(tài)和生成物的特點，合理選擇填充系數(shù)，提高罐體利用率。本處選擇填充系數(shù)f=0.8，則：V/ V=f=0.8V=5.31/0.8=6.64 m7 m4.2.3確定反應(yīng)釜筒體的直徑與高度在已知攪拌器的操作容積后，首先要選擇罐體適宜的長徑比(H/Di)，以確定罐體直徑

24、和高度。選擇罐體長徑比主要考慮以下兩方面因素： 1、長徑比對攪拌功率的影響：在轉(zhuǎn)速不變的情況下，PD5（其中D-攪拌器直徑，P攪拌功率），P隨釜體直徑的增大，而增加很多，減小長徑比只能無謂地?fù)p耗一些攪拌功率。因此一般情況下，長經(jīng)比應(yīng)選擇大一些。2、長徑比對傳熱的影響：當(dāng)容積一定時，H/Di越高，越有利于傳熱。表5 長徑比的確定通常采用經(jīng)驗值種類 罐體物料類型 H/Di一般攪拌罐 液固或液液相物料 11.3 氣-液相物料 12發(fā)酵罐類 1.72.5本工藝選用為液液物系反應(yīng)故H/Di選定為1.2在確定了長徑比和裝料系數(shù)之后，忽略罐底容積，此時V=DH=×1.2D解得D=1.951m=19

25、51mm在設(shè)計時選用標(biāo)準(zhǔn)筒體尺寸DN=2.0m=2000mm當(dāng)DN=2000mm時，由化工設(shè)備機械基礎(chǔ)表16-5查得標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的容積V=0.7846 m, 從表16-3查得筒體每一米的容積V=2.5902m筒體高度H=(VV)/ V=(70.7846)/2.5902=2.3996m=2400mm圓整筒體高度H=2400mm，于是H/D=2400/2000=1.24.2.4 罐體筒體計算厚度反應(yīng)釜罐體內(nèi)設(shè)計壓力=0.101325M液體平均密度（2530+1266+1000）/3=1599 Kg/m液注靜壓力1599×9.8×2.4=0.040.0101325+0.04=0

26、.14在GB150-1998標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對壓力容器設(shè)計應(yīng)還應(yīng)考慮載荷：1內(nèi)壓、外壓或最大壓差； 2液體靜壓力；需要時，還應(yīng)考慮下列載荷： 3容器的自重（包括內(nèi)件和填料等），以及正常工作條件下或壓力試驗狀態(tài)下內(nèi)裝物料的重力載荷； 4附屬設(shè)備及隔熱材料、襯里、管道、扶梯、平臺等的重力載荷；5風(fēng)載荷、地震力、雪載荷。 6支座、底座圈、支耳及其他型式支撐件的反作用力； 7連接管道和其他部件的作用力； 8溫度梯度或熱膨脹量不同而引起的作用力； 9包括壓力急劇波動的沖擊載荷； 10沖擊反力，如由流體沖擊引起的反力等。 11運輸或吊裝時的作用力。則0.2計算公式： =2.38mm：設(shè)計溫度下圓筒材料的許用應(yīng)力，

27、MPa。Q235-B的為113MPa。：焊接接頭系數(shù)，圓筒除了采用無縫鋼管外，一般均由鋼板卷焊而成。焊縫內(nèi)可能由于有氣孔，夾渣等影響，造成焊縫本身比圓筒鋼板本體的強度為弱，所以要將鋼材的許用應(yīng)力適當(dāng)降低變?yōu)椋?,一般情況下視全部無損探傷，所以取。查鋼板厚度負(fù)偏差表知：0.7mm腐蝕裕量：2.0mm5.38mm圓整后筒體厚度6mm4.2.5 封頭設(shè)計有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（JB/T4746-2002）已將碳素鋼低合金鋼高合金鋼焊制的，用于壓力容器的，有沖壓旋壓及卷制成形的封頭名稱斷面形狀類型代號及型式參數(shù)關(guān)系做出了規(guī)定。由于封頭獲得了廣泛應(yīng)用根據(jù)化工設(shè)備機械基礎(chǔ)表16-5封頭的名稱及型式參數(shù)表得時封頭總深度又

28、公式得 4.2.6 罐體封頭厚度計算計算公式： 2.38mm：設(shè)計溫度下圓筒材料的許用應(yīng)力，MPa。Q235-B的為113MPa。：焊接接頭系數(shù)，圓筒除了采用無縫鋼管外，一般均由鋼板卷焊而成。焊縫內(nèi)可能由于有氣孔，夾渣等影響，造成焊縫本身比圓筒鋼板本體的強度為弱，所以要將鋼材的許用應(yīng)力適當(dāng)降低變?yōu)椋?,一般情況下視全部無損探傷，所以取。查鋼板厚度負(fù)偏差表知：0.7mm腐蝕裕量：2.0mm5.38mm圓整后罐體封頭厚度6mm4.2.7 夾套筒體厚度計算夾套公稱直徑的計算夾套和筒體連接常焊接成封閉結(jié)構(gòu)，夾套的結(jié)構(gòu)尺寸常根據(jù)安裝和工藝兩方面的要求而定。夾套的直徑可根據(jù)罐體內(nèi)徑按表4-3選取：=+20

29、0=2200mm表6 夾套直徑 mm 500600 +507001800 +10020003000 +200夾套下封頭形式同罐體封頭，其直徑D與夾套筒體直徑相同。因為本反應(yīng)需通入100水蒸氣加熱，查得100水蒸汽飽和蒸汽壓為0.101325計算公式： =1.24mm：焊接接頭系數(shù),查鋼板厚度負(fù)偏差表知：0.7mm腐蝕裕量：2.0mm=1.24+=4.24mm圓整后夾套筒體厚度=5mm4.2.8 夾套封頭厚度計算計算公式： =1.24mm：焊接接頭系數(shù),查鋼板厚度負(fù)偏差表知：0.7mm腐蝕裕量：2.0mm1.24+=4.24mm圓整后夾套封頭厚度5mm4.2.9 夾套高度及表面積的計算當(dāng)DN=2

30、000mm時，由化工設(shè)備機械基礎(chǔ)表16-5查得標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的容積V=0.7846 m, 從表16-3查得筒體每一米的容積V=2.5902m。應(yīng)合理選用裝料系數(shù)的值，盡量提高設(shè)備利用率，通常=0.60.85，此處選則=0.8.夾套高度H=（V-V）/V=(0.8×6.64-0.785)/2.59=1.75m=1750mm夾套所包圍罐體的表面積= H×=1.75×5.715=10.0式中封頭表面積（查表得）3.6781m高內(nèi)表面積（查表得）5.715=10.0+3.678=13.6785. 反應(yīng)釜攪拌器設(shè)計及計算5.1攪拌器的類型攪拌器的類型 主要有下列幾種：旋槳式

31、攪拌器 由23片推進式螺旋槳葉構(gòu)成，工作轉(zhuǎn)速較高,葉片外緣的圓周速度一般為515m/s。旋槳式攪拌器主要造成軸向液流，產(chǎn)生較大的循環(huán)量，適用于攪拌低粘度 (2Pa·s)液體、乳濁液及固體微粒含量低于10的懸浮液。 渦輪式攪拌器 由在水平圓盤上安裝24片平直的或彎曲的葉片所構(gòu)成。槳葉的外徑、寬度與高度的比例，一般為20:5:4，圓周速度一般為 38m/s。渦輪在旋轉(zhuǎn)時造成高度湍動的徑向流動，適用于氣體及不互溶液體的分散和液液相反應(yīng)過程。被攪拌液體的粘度一般不超過25Pa·s。 槳式攪拌器 有平槳式和斜槳式兩種。平槳式攪拌器由兩片平直槳葉構(gòu)成。槳葉直徑與高度之比為 410,圓周

32、速度為1.53m/s，所產(chǎn)生的徑向液流速度較小。斜槳式攪拌器的兩葉相反折轉(zhuǎn)45°或60°，因而產(chǎn)生軸向液流。槳式攪拌器結(jié)構(gòu)簡單，常用于低粘度液體的混合以及固體微粒的溶解和懸浮。 螺帶式攪拌器 螺帶的外徑與螺距相等,專門用于攪拌高粘度液體(200500Pa·s)及擬塑性流體，通常在層流狀態(tài)下操作。 變頻雙層攪拌器 變頻攪拌器的底座、支桿、電動機使用專利技術(shù)固定為一體。專利夾頭，無松動、無搖擺、不會脫落，安全可靠。鍍鉻支桿，下粗上細(xì)，鋼性強、結(jié)構(gòu)合理。具有移動方便，重量輕等優(yōu)點。適合各類小型容器。 磁力攪拌器 Corning數(shù)字式加熱器帶有一個閉路旋鈕來監(jiān)控與調(diào)節(jié)攪拌

33、速度。 微處理器自動調(diào)節(jié)馬達動力去適應(yīng)水質(zhì)、粘性溶液與半固體溶液。5.2 攪拌器設(shè)計計算5.2.1 攪拌器的選型（1）材料：主要有扁鋼、合金鋼、有色金屬、或鋼外包橡膠或環(huán)氧樹脂、酚醛玻璃布等本反應(yīng)在酸性條件下進行故采用外包聚氯乙烯（PVC）攪拌器。 （2）形式 平直：葉面與旋轉(zhuǎn)方向垂直。（3）尺寸： 拌器直徑 在此系數(shù)取0.5槳葉寬度 在此系數(shù)取0.15 加強筋的厚度常與漿葉厚度相同攪拌器直徑 攪拌器葉輪距釜底高度 葉輪寬度通過比較攪拌器選用開啟渦輪式攪拌器（直葉） 此處取 為槳葉數(shù) （4）固定方式：當(dāng)d<50mm時，除用螺栓對夾外，再用緊固螺釘固定；當(dāng)d>50mm時，除用螺栓對夾

34、外再用穿軸螺栓或圓柱銷固定在軸上5.2.2 攪拌器功率計算根據(jù)實驗測得反應(yīng)釜中礦漿黏度0.63m·s反應(yīng)物料平均密度 =1182Kg/m雷諾數(shù) =2814查功率數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系圖的1.7攪拌器功率1.7×1182×1.5×1=6782W=6.782KW5.2.3 攪拌軸的工藝計算5.2.3.1 攪拌軸的材質(zhì)及加工要求 攪拌軸工作時，主要受扭轉(zhuǎn)、彎曲和沖擊作用，故軸的材質(zhì)應(yīng)有足夠的強度、剛度和韌性。此外，為了便于加工制造，還要有優(yōu)良的切削加工性能。所以常采用45鋼。對于要求較低的攪拌軸，也可用235A 或35鋼。由于本反應(yīng)中有大量硫酸存在故攪拌軸下端采用聚

35、氯乙烯（PVC）外包。5.2.3.2 攪拌軸直徑計算攪拌扭矩 空心軸內(nèi)外徑比 許用扭轉(zhuǎn)角 軸的剪切彈性模量 鋼 攪拌軸直徑 6 熱量衡算6.1 相關(guān)物料的物性參數(shù)14： 112.3 =1096.2 相關(guān)物質(zhì)量=10.7×10=10700=14.8×10=14800=219.1×10=2191006.3熱量計算(112.3×10700+109×14800+75.29×219100)×60=1.16×10J=1.16×10KJ查得碳酸鈉與丙酸發(fā)生酸堿中和反應(yīng)時的中和熱數(shù)值為+55.89反應(yīng)放熱 55.89&#

36、215;10×14.0=7.8×10需要補充熱量(11.6-7.8)×10=3.8×10水的汽化熱162.3由于此反應(yīng)有氣體放出故反應(yīng)釜有排氣孔會有一部分蒸汽損失根據(jù)經(jīng)驗的效率 共需蒸汽162.3/70%=232每小時通入水蒸汽232/2=116結(jié)束語 本文主要介紹了年產(chǎn)1000噸丙酸鈉的車間工藝設(shè)計過程中立式攪拌反應(yīng)釜的設(shè)計。通過本次設(shè)計，使我更加明確地認(rèn)識到化工工藝設(shè)計是非常嚴(yán)謹(jǐn)和標(biāo)準(zhǔn)的。在設(shè)計過程，重溫了以前學(xué)習(xí)的有關(guān)化工原理、物理化學(xué)、化工設(shè)計及化工制圖等的一些知識，也學(xué)會了如何用捷徑的方法查找所需資料。由于所設(shè)計的產(chǎn)品工藝中許多相關(guān)中間產(chǎn)物的物性參數(shù)欠缺，很多數(shù)據(jù)是根據(jù)經(jīng)驗公式和其它相似物質(zhì)的參數(shù)及相關(guān)工業(yè)設(shè)計的經(jīng)驗數(shù)據(jù)計算所得，所以難免會有很多誤