間歇式反應釜設計說明書

反應釜設計任務書設計題目：5X103T/Y乙酸乙酯反應釜設計1、 用間歇反應器進行乙酸和乙醇的酯化反應，年生產(chǎn)量為5000噸，2、 反應式為CHCOOH（A）+CHOH（B）=CHCOOCH（R）+HO（S）32532523、 原料中反應組分的質量比為：A:B:S=1:2:1.354、 反應液的密度為1020kg/m3,并假設在反應過程中不變5、 每批裝料、卸料及清洗等輔助操作時間為1小時6、 反應在100°C下等溫操作，其反應速率方程式為r=k（cc-cc...K）A1ABRS7、 100C時，k=4.76x10-4Lmol?min,平衡常數(shù)K=2.928、 反應器的填充系數(shù)取0.75設計內容1、 計算預算轉化率為38%時所需的反應體積2、 反應高經(jīng)比，壁厚3、 設備選材4、 設備條件圖5、 攪拌器摘要摘要：本選題為年產(chǎn)量為5X103T的間歇釜式反應器的設計。通過物料衡算、熱量衡算，反應器體積為19.77m3、換熱量為2.87106KJ。設備設計結果表明，反應器的特征尺寸為高2973.3mm,直徑3000mm,還對塔體等進行了輔助設備設計，換熱則是通過夾套與內冷管共同作用完成。攪拌器的形式為圓盤槳式攪拌器，攪拌軸直徑80mm,攪拌軸長度3601mm。在此基礎上繪制了設備條件圖。本設計為間歇釜式反應器的工業(yè)設計提供較為詳盡的數(shù)據(jù)與圖紙。關鍵字：間歇釜式反應器；物料衡算；熱量衡算；壁厚設計；Abstract:ThebatchreactorforfivemillionTayearistobedesigned.Throughthematerial,heatbalancereactorvolume,heattransfer.Equipmentdesignresultsshowthatthecharacteristicdimensionsforhighreactoris2973.3mm,diameteris3000mm,heightis3180mm ,theauxiliaryequipmentalsoistobedesigned,heatisfinishedthroughtheclipwiththecommoncoldtubeinside.Themixerfordiskpaddletypemixer,stirringshaftdiameterandlengthofstirringshaftis3601mm,diameteris80mm.Basedontheconditionofequipmentdrawing.Thisdesignforbatchreactorindustrialdesignprovidesadetaileddataanddrawings.Keywords:batchreactor,Material,Heatbalance,Thickwalldesign,目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章反應釜物料衡算 1反應釜反應時間、反應體積的確定 1\o"CurrentDocument"第二章反應釜公稱直徑、公稱壓力的確定 2反應釜公稱直徑的確定 2反應釜PN的確定 2\o"CurrentDocument"第三章反應釜體設計 3\o"CurrentDocument"反應釜筒體壁厚的確定 3設計參數(shù)的確定 3\o"CurrentDocument"筒體壁厚設計 4\o"CurrentDocument"3.3釜體封頭設計 4封頭的選型 43.3.2封頭壁厚設計 4筒體長度H設計 53.4反應釜的壓力校核 6釜體的水壓試驗 63.4.2液壓試驗的強度校核 63.5釜體的氣壓試驗 7氣壓試驗壓力的確定 7第四章反應釜夾套的設計 8夾套公稱直徑、公稱壓力的確定 8\o"CurrentDocument"夾套DN的確定 84.1.2夾套PN的確定 84.2夾套筒體的設計 84.2.1夾套筒體壁厚的設計 8夾套筒體長度H的確定 84.3夾套封頭的設計 9封頭的選型 94.3.2橢圓型封頭結構尺寸的確定 94.4夾套的液壓試驗 9液壓試驗壓力的確定 9」4.4.2液壓試驗的強度校核 10\o"CurrentDocument"第五章外壓壁厚的設計 105.1圓筒的臨界壓力計算 10外壓封頭壁厚設計 11第六章熱量衡算 11熱量衡算基本數(shù)據(jù) 11原料帶入的熱量Q1的計算 12反應熱的計算 13夾套給熱量的計算 14內冷管移熱量的計算 14\o"CurrentDocument"第七章反應釜附件的選型及尺寸設計 15釜體法蘭連接結構的設計 15密封面形式的選型 15工藝接管的設計 15原料液進口管 15物料出口管 16催化劑進口設計 16溫度計接口 16\o"CurrentDocument"視鏡 17\o"CurrentDocument"第八章攪拌裝置設計 17凸緣法蘭選擇 17臨界轉速的計算 17攪拌裝置的選型與尺寸設計 198.3.1攪拌軸直徑的初步計算 198.3.2攪拌軸臨界轉速校核計算 208.4攪拌軸的結構及尺寸設計 208.4.1攪拌軸長度的設計 208.4.2攪拌槳的尺寸設計 21\o"CurrentDocument"第九章支座 21\o"CurrentDocument"結論 21\o"CurrentDocument"設計結果一覽表 22\o"CurrentDocument"參考文獻 23第一章反應釜物料衡算1.1反應釜反應時間、反應體積的確定原料處理量Qo,根據(jù)乙酸乙酯的產(chǎn)量，每小時的一算用量為:500024x300x88x0.38— Kmo1/h式中88為乙酸乙酯的相對分子質量。由于原料液中A:B:S=1:2:1.35,所以4.35kg原料液中含1kg一算，由此可求單位時間的原料液量為:SRX60X°35=5.315m3/h1020式中60為乙酸的相對分子質量，原料液的起始組成為2077c= =3.909mol/Lao5.315乙醇和水的相對分子質量分別為46和18,通過乙酸的起始濃度和原料液中個組分的質量比,可求出乙醇和水的起始濃度為c=彳909X60X2=10.2mol/Lbo 463.909x60x1.35 ._”了c= =17.59mol/LSO18由公式可求反應時間，為此需將題給的速率方程變換成轉化率的函數(shù)，因為c=c（1-X）AAOc=c一cXBBOAOAc二cXRAOA，c=c+cXS SO,AOAC+bX+cX2)c2A AAOr=k整理后得：A1帶入速率方程,+c=1-/K得反應時間[1]1t=

kc1AOdX AjXAf0a+bX+cX2AInkc v'b2一4ac1AO+b2—4ac)x+2aX+2aAfa=10.23.908-[1+10-[1+10%3.908+17?59%.908x2.92)=—5.15c=1—1292=0.6575加2—4ac=&-5.15)2—4x2.61x0.6575=4.434將有關數(shù)值代入式中得反應時間為：1 (-5.15+4.434)x0.38+2x2.61t= In =131min4.76x10-4x3.909x4.434 (—5.15—4.434)x0.38+2x2.61所以，所需反應體積為Vr=Q0(t十t0)=5.315(13160十D=際初31483=19.77m3反應器的實際體積為：0.75第二章反應釜公稱直徑、公稱壓力的確定2.1反應釜公稱直徑的確定將反應釜視為筒體,

=g)^9=1將反應釜視為筒體,

=g)^9=1，i苛=2.93mD=2.93m，圓整D=2800mm查到反應釜的DN=2800mm反應釜PN的確定計算各物質的飽和蒸汽壓[2]物質ABC乙醇7.338271652.05231.48

乙酸9.312971416.7211乙酸乙酯9.222981238.71217lgps=A由 t+C得一下數(shù)據(jù)在100°C下，各物質的飽和蒸汽壓為下列圖表乙醇乙酸乙酸乙酯水0.316Mpa0.0794Mpa0.272Mpa0.143MpaCHCOOH(A)+CHOH(B)=CHCOOCH(R)+HO(S)3253 2 52反應比例：1111初始條件：121.350反應用量：-0.38-0.380.380.38最終比例：0.620.621.730.38總物質的量：4.35物質CHCOOH3CHOH2 5CHCOOCHHO2325組成0.14250.37240.39770.08736黏度/MPa0.4450.3610.2160.2838lgR=0.1425xlgO.445+0.37241g0.361+0.39771g0.216+0.087361g0.2838卩=0.30Mpa選取反應釜的操作壓力大于反應釜內物質的最大飽和蒸汽壓所以取操作壓力Pw=0.35Mpa，故PN=0.6Mpa第三章反應釜體設計3.1反應釜筒體壁厚的確定3.1.1設計參數(shù)的確定設計壓力P:p=(1.05?1.1比，取p=1.1PW=1.1x0.35=0.385Mpa液體靜壓忽略不計計算壓力p=p+p=P=0.385MpacL計算壓力設計溫度t:t=110C

焊縫系數(shù)①：1（雙面對接焊，100%無損探傷）⑶許用應力E：根據(jù)材料00Cr19Ni10，設計溫度為110°C,該材料的118Mpa[4]鋼板負偏差C1:C1=0.6mmCC—2mm腐蝕裕量2: 2 （雙面腐蝕）3.2筒體壁厚設計PcDi PcDi +C⑸得:0.3850.385x2800Sn—2x118X1?二0「385+0.6+2.0—7.18mm圓整Sn—8mm剛度校核：不銹鋼的Smin-10mm⑹考慮筒體的加工壁厚不小于10mm,故筒體的壁厚取Sn—10mm3.3釜體封頭設計3.3.1封頭的選型從工藝操作要求考慮，對封頭形狀無特殊要求。球冠形封頭、平板封頭都存在較大的邊緣應力，且采用平板封頭厚度較大，故不宜采用。理論上應對各種凸形封頭進行計算、比較后,再確定封頭形式。但由定性分析可知：半球形封頭手里最好，壁厚最薄，重量輕，但深度大,制造較難，中、低壓小設備不宜采用；蝶形封頭的深度可通過過渡半徑加以調節(jié)，但由于蝶形封頭母線曲率不連續(xù)，存在局部應力，故受力不如橢圓形封頭；保準橢圓形封頭制造比較簡單，受力狀況比蝶形封頭好，故該反應釜采用橢圓形封頭。釜體的封頭選取標準型橢圓型封頭⑺，代號為EH、標準JBT4337-95封頭壁厚設計p—1.1P—1.1x0.35—0.385MpaW

p=p+p=P=0.385MpacL橢圓型封頭由整塊鋼板沖壓而成，所以取*=1C鋼板負偏差C鋼板負偏差Ci:C=0.6mm1CC=2mm腐蝕裕量2: 2 （雙面腐蝕）Sn由公式0.385x0.385x28002x118x1.0—0.5x0.385+0.6+2.0=7.17mmS圓整得S圓整得'n=8mm根據(jù)規(guī)定，取封頭壁厚與筒體壁厚一致Sn=10mm封頭的直邊尺寸、體積及重量的確定⑻h直邊高度h1V體積Fh深度h2內表面積A質量m40mm3.12m3740mm8.82m2842kg3.3筒體長度H設計筒體長度H的設計V=V+VV=V—VTF,T F冗-D2H=V—V4i FV—V 4x(19.77—3.12)H= f= =2705.4mm兀D2H 3.14x2.8x2.84i圓整得:H=2.7m釜體長徑比D釜體長徑比Di的校核=1.014廠 (2700+=1.014/D= ./2800設計參數(shù)[9]:種類釜內物料類型%i一般反應釜液-液相或液-固相物料1~1.3氣-液相物料1~2發(fā)酵罐氣-種類釜內物料類型%i一般反應釜液-液相或液-固相物料1~1.3氣-液相物料1~2發(fā)酵罐氣-液相物料1.7?2.5L由表知，該反應釜的長徑比/Di滿足要求3.4反應釜的壓力校核3.4.1釜體的水壓試驗水壓試驗壓力的確定pT=1.25p水壓試驗的壓力： &見1查得口且不小于（p十°」）Mpap二1.25x1.1x0.35x1.0二0.48Mpa (p+0.1)=0.45MpaT ，取Pt二0.48Mpa3.4.2液壓試驗的強度校核p(D+S—C)Ti n_:2(S—C)得n 得：0.48x(2800+10—2.6)& = ( ) =91.05Mpamax&=max由2x(10—2.6)0.9&0=0.9x118x1.0=106.2Mpas& =91.05Mpa<0.9&e=106.2Mpamax s故液壓強度足夠壓力表的量程、水溫及水中氯離子濃度的要求壓力表的最大量程：P=2p=2x0.48=0.96MpaT或1.5P]<P<4P]即0.72Mpa<p<1.92Mpa水溫t>15°C水中氯離子濃度C-25mg/L水壓試驗的操作過程操作過程：在保持釜體表面干燥的條件下，首先用水將釜體內的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.48Mpa,保證時間不低于30分鐘，然后將壓力緩慢降到0.385“Pa,保證時間足夠長，檢查所有焊縫和鏈接部位有無泄漏和明顯的殘留變形。若質量合格，緩慢降壓將釜體內的水排凈，用壓縮空氣吹干釜體。如質量合格，修補后重新試壓直到合格為止。水壓試驗合格后再做氣壓試驗。3.5釜體的氣壓試驗3.5.1氣壓試驗壓力的確定氣壓試驗的壓力：吠1J5p口p-1.15x1.1x0.35x1.0=0.4428MpaT取pT二0.45Mpa氣壓試驗的強度校核Q=max由p(D+S-C)Q=max由— T n_2(S-C)得n 得：0.4428x(2800+10-2.6)g= =81.78Mpamax 2X(10-2.6)g =81.78Mpa<0.8q?=94.4Mpa因^為max s所以氣壓強度足夠氣壓試驗的操作過程做氣壓實驗時，將壓縮空氣的壓力緩慢升到0.05Mpa，保持5分鐘進行初檢。合格后繼續(xù)升壓到壓力為0.205“卩。，其后按每級的0.045Mpa級差，逐級升到0.45Mpa，保持10分鐘，然后降到0.4Mpa，保證時間足夠長進行檢查，如有泄露，修補后去年上述規(guī)定重新進行試驗，釜體試壓合格后再焊上夾套進行壓力試驗。

第四章反應釜夾套的設計夾套公稱直徑、公稱壓力的確定4.1.1夾套DN的確定D—(d+200)mm由夾套的筒體內徑與釜體的內徑之間的關系可知：Ji所以DN—3000mm4.1.2夾套PN的確定由設備設計條件知，夾套內介質的工作壓力為常壓，取DN—0.25Mpa4.2夾套筒體的設計4.2.1夾套筒體壁厚的設計因為pw為常壓，PW<0.3Mpa，所以需要根據(jù)剛度條件設計筒體的最小壁厚。S—込因為DJ—3000mm<3800mm，取min1000且不小于3mm再加 ，所以Smin—6+2—8mm，圓整對于Q235的筒體壁厚取Sn-14mm。4.2.2夾套筒體長度H的確定丹-r丹-r冗—r2419.77-3.12-X324—2.357mm圓整后H'-2.360m[10]夾套封頭的設計封頭的選型D—3000mm夾套的下封頭選標準橢圓型，內徑與筒體相等（ J— ）,代號EHA,標準JB/T4746—2002。夾套的上封頭選帶折邊錐形封頭，且半錐角a—45°C橢圓型封頭壁厚的設計因為pw<0.3Mpa，所以需要根據(jù)剛度條件設計封頭的最小厚度S—竺因為Dj—3000mm<3800mm，取Min1000且不小于10mm再加上C2所以T12mm，圓整Sn—14mm。對于Q235制造的封頭厚度取Sn—14mm4.3.2橢圓型封頭結構尺寸的確定封頭尺寸h直邊高度h1h深度2、.V容積jF質量840mm4.63m31270kg由設備條件知，下料口的DN—180mm，封頭下部結構主要尺寸Dmin—220mm.帶折邊錐形封頭壁厚的設計考慮到封頭的大端與夾套筒體對焊，小端與釜體筒體角焊，因此取封頭的壁厚與夾套筒體的S—14mm不厚一致，即n4.4夾套的液壓試驗4.4.1液壓試驗壓力的確定且不小于6十EMMPT—125P口且不小于6十EMM水壓試驗的壓力：□—1查得口—1p二1.25x1.1x0.1x1.0二0.1375Mpa(p+0.1)=0.21MpaT，p<(P+0.1)T=0.21Mpa4.4.2液壓試驗的強度校核p(D+S-C)Q =—T i n^max 2(S—C/由 2Y丿得：0.21x(3000+14-2.6)q= =27.73Mpamax 2x(14-2.6)0.9q0=0.9x235x1.0=211.5Mpasq=27.73Mpa<0.9q?=211.5Mpamax s故液壓強度足夠壓力表的量程、水溫及水中氯離子濃度的要求[11]壓力表的最大量程:P=2p=2x0.21=0.42Mpa壓力表的最大量程:T或1.5P]<P<4P]即0.315Mpa<p<0.84Mpa水溫t-5°C水壓試驗的操作過程操作過程：在保持夾套表面干燥的條件下，首先用水將夾套內的空氣排空，再將水的壓力緩慢升至0.21Mpa,保證時間不低于30分鐘，然后將壓力緩慢降到0.168Mpa,保證時間足夠長，檢查所有焊縫和鏈接部位有無泄漏和明顯的殘留變形。若質量合格，緩慢降壓將夾套內的水排凈，用壓縮空氣吹干。如質量不合格，修補后重新試壓直到合格為止。第五章外壓壁厚的設計圓筒的臨界壓力計算設計夾套內介質的工作壓力為常壓0.1MPa試差法設計筒體壁厚：當Sn=10mm時試差出不滿足要求又設筒體的壁厚S二14mmnilS二S—C二14—2.8二11.2mmD二D+2S

n ，則en 0又設筒體的壁厚Lcr=1.17DoLcr=1.17DoDoL二1.77X1212Se得："1212二21381.9mm11.2H+1H+h筒體的計算長度L= 3° 1L=2700+3（740-40）+40=29733mmLcr=21381.9>L'；該筒體為短圓筒。圓筒的臨界壓力為：(對于圓筒m=3)2.59ESLcr=21381.9>L'；該筒體為短圓筒。圓筒的臨界壓力為：(對于圓筒m=3)2.59ES2per=—mLD'0、lS2.59“88x105x11.22二1.95MPae3X1025X1212x11.2121214mm故P<PCr;所以假設Sn=14mm滿足穩(wěn)定性要求。故筒體的壁厚14mm5.2外壓封頭壁厚設計設封頭的壁厚'廣14mm，則TSn-C二14-2.8二口.2"",對于標準橢圓型封頭系數(shù)K=1,R-rK=1,R-r二3000/11.2二267.9R二KD=1200mmSi i e計算系數(shù)a0.125A= =4.67x10-4R/Sie查得圖在110°C，計算系數(shù)A下系數(shù)B=52MPa、E=L88x105MPa52二0.194MPa267.9所以有P=0.1MPa<問=0.194MPa滿足要求故取與筒體壁厚一致為14mm第六章熱量衡算熱量衡算基本數(shù)據(jù)原料帶入的熱量Q1(KJ),反應完成后物料帶出的熱量Q2(KJ),反應熱Q3(KJ),夾套傳進的熱量Q4(KJ),內冷管移熱量Q5(KJ),熱量衡算式為：°i+2+°4°2十°5各物質的比熱容(25°C,101.325KPa)金克新趙傳鈞馬沛生化工熱力學物質CH3COOHC2H5OHCH3COOC2H5H2Oc0比熱容P,mJ/(mol?K)123.6112.25170.675.29標準摩爾生成焓AH0(B)fm KJ/mol-484.30-276.98-478.82-285.8325°C進料，100C下恒溫反應6.2原料帶入的熱量Q1的計算因為查得的比熱容是25C下的，而進料也是在25C下進行，所以原料帶入的熱量為Q1=0反應完成后物料帶出的熱量Q2的計算c=c(1—X)=3.909x(1-0.38)=2.3454mol/LA A0 Ac=c一cX=10.2一3.909x0.38=8.6244mol/LB B0 A0A ,c=cX=3.909x0.38=1.5636mol/LR A0Ac=c+cX=17.59+3.909x0.38=19.1536mol/LSS0 A0A出料時(100°C)各物料的摩爾定壓熱容可根據(jù)下關聯(lián)式來求取：ci/J?mol-1?K-1=A+BT+CT2+DT4p,m各物質的液體熱容與溫度的關聯(lián)式系數(shù)表物質ABX10CX103DX105溫度范圍K乙酸65.981.4690.15295?400乙醇-67.444218.4252-7.297621.05224159?453乙酸乙酯155.942.3697-1.99760.4592190~375水50.81112.12938-0.6309740.0648311273?623則各物質在100C時的熱容為：TOC\o"1-5"\h\zcl(CHCOOH,l)=65.98+0.1469x373.15+0.15x10-3x373.152=141.68J?mol-1?Kp,m 3cl(CHOH,l)=-67.4442+1.84252x373.15-7.29762x10-3x373.152+1.05224x10-5x373.154p,m2 5=204KJ?mol-1?K-1cl(CHCOOCH,l)=155.94+2.3454x373.15—1.9976x10-3x373.152+0.4592x10-5x373.154p,m 3 25=91KJ?mol-1?K-1

cl(HO,l)=50.8111+2.12938x373.15—0.630974x10-3x373.152p,m 2+0.0648311x10-5x373.154=13.33KJ?mol-1?K-1Q二工nci(B)=工cVcl(B)2 Bp,m Brp,mBB/cci(CHCOOH,l)+cci(CHOH,l)+'——Ap,m 3 Bp,m25ccl(CHCOOCH,l)+ccl(HO,l)Rp,m 3 25 Sp,m2——(2.3436X141.68x10-3+8.6376x204+1.5624x90+19.1424x13.33)x12.965x103x(373.15—298.15)——2.1x106KJ6.3反應熱的計算25°C時的標準摩爾反應熱為:AH?——YvAH0(B)rm BfmB=—AH?(CHCOOH,l)—AH?(CHOH,l)+AH?(CHCOOCH,fm 3 fm2 5 fm 3 2 5l)+AH?(l)+AH?(HO,l)fm225C時的標準摩爾定壓熱容為:Ac?rp,m——-c?(CHCOOH,l)—c?(CHOH,l)+c?(CHCOOCH,l)+c?(HO,l)p,m 3 p,m25 p,m3 25 p,m2———123.6—112.25+75.29+170.6——10.04J/(mol?K)AH?(T)——AH?(T)+JT2Ac?dT由基?；舴蚬剑簉m2rm1Trp,m 可以求出100C是的標準摩爾反應焓：AH?(373.15K)——AH?(298.15K)+J373.15KAc?dT298.15Krp,mrm———2.77KJrm———2.77KJ/mol+J373.15K[10.04J/(mol?K力dT298.15K———2.017KJ/molAH(373.15K)——nXAH?(373.15K)rm A0Arm——cVXAH?(373.15K)A0rArm

=3.906"2.965x103x0.4x(—2.017)=—4.086x104KJAHrm小于0，反應為放熱反應即反應達到40%的轉化率時總共放出的熱量為：Q3=4.086X104K夾套給熱量的計算要使反應在100°C下進行，啟動反應時夾套需要傳給的熱量為:nc?(B)Bp,mBc?(chCOOH,l)+cc?(cHOH,l)+cc?(HO,l))V?A0p,m 3 B0p,m25 S0p,m2 r=(3.906X123.6+10.2x112.25+17.58x75.29)x12.965x103x(373.15—298.15)=2.87x106KJ6.5內冷管移熱量的計算由熱量恒算式Q1+Q3+Q4=Q2+Q5可求出內冷管需要移走的熱量為：Q=Q+Q+Q—Q=0+4.086x104+2.87x106—2.1x1065 13 4 2=8.11x105KJ換熱采用夾套加熱，設夾套內的過熱水蒸氣由130C降到110C，溫差為20C。水蒸氣的用量忽略熱損失，則水的用量為Q=mc(T-T)opo1 2a=29.16JAmol-1AK-1b=14.49x10—3JAmol—1AK—2c=—2.022x10—6JAmol—1AK—3403+383403+3832=393Kc=29.16+14.49x10—3x393—2.022x10—6x3932po=29.16+5.6946—0.3123=34.5423JAmol-1AK-1二1.92KJAKg-1AK-1—852.5075(kg/h)Q —852.5075(kg/h)c(T-T 1.92x(403—393)po1 2第七章反應釜附件的選型及尺寸設計7.1釜體法蘭連接結構的設計根據(jù)DN—2800mm,PN—°.6Mpa可以確定法蘭的類型為乙型平焊法蘭標記：法蘭FF2800—0.6JB/T4701-2000材料：0Cr18Ni10Ti法蘭結構尺寸公稱直徑DN/mm法蘭/mm螺栓DD1D2D3D48d規(guī)格數(shù)量2800296029152876285610235027M24727.2密封面形式的選型由于PN-0.6Mpa<L6Mpa，所以選用密封面形式為全平面墊片的設計墊片選用石棉橡膠板，7.3工藝接管的設計原料液進口管原料液的量為5.315X1020—5421.3kg/h，生產(chǎn)兩小時所需要的原料液的量為：5421.3X2-10842.6kg，但所有原料液需在1/3h進完則進料的質量流量為:10842.6kgX3—32527.8kg/h，，相應的體積流量為32527.8一1020=彳⑷加/h,設進料的速率為i.5m/s,,則進口管料的直徑為d=Jqx4/Gu）=4x31.89/（3600x兀x1.5）=0.08674mW V ，圓整之后取90mm。因此采用*100X4.0無縫鋼管，管的一端切成45°，伸入罐內一定長度。配用突面板式平焊管法蘭：HG20593法蘭PL90-0.6RF0Cr18Ni10Ti7.3.2物料出口管由于是間歇釜式反應器進料和出料管一樣，是一次進料，一次出料，即進口管口直徑和出口管直徑是一樣的。采用*100x4.0無縫鋼管，接管與封頭內表面磨平。配用突面板式平焊管法蘭：HG20593法蘭PL80-°6RF0Cr18Ni10Ti。與其配套的是手動下展式鑄不銹鋼放料閥，標記：放料閥6-100 HG5-11-81-3。7.3.3催化劑進口設計催化劑選用HB做催化劑，此催化劑不腐蝕設備，生產(chǎn)無廢液排除，此反應為間歇反應器，催化劑做成顆粒狀，則過濾后產(chǎn)品即可分離，便于操作。催化劑的用量當小于反應物總量的4%時，隨著催化劑的用量增大酯化率液隨之增大，當增大到0.4%時，在增大催化劑的用量對酯化率的影響減小，因此最佳催化劑的用量為反應物總質量的0.4%。反應物的總質量為10842.6Kg,則催化劑的量為：10842.6x0.4%=43.37kg。由于催化劑的用量很少，采用*20x3.0無縫鋼管，管的一端切成45°，伸入罐內一定長度。配用突面板式平焊管法蘭：HG20593法蘭PL40—°，6RF0Cr18Ni10Ti溫度計接口采用?45x2.5無縫鋼管，伸入釜體內一定長度。配用突面板式平焊管法蘭:HG20593法蘭PL65-0.6RF0Cr18Ni10Ti7.3.5視鏡采用*89%4無縫鋼管，接管與封頭內表面磨平。配用突面板式平焊管法蘭:HG20593法蘭PL80-0.6rf0Cr18Ni10Ti第八章攪拌裝置設計機械攪拌設備是實現(xiàn)聚合、混合、中和、溶解、結晶、吸收和傳熱等化工過程的單元設備。慣犯應用于是有、化工、食品、醫(yī)藥及冶金等行業(yè)。攪拌軸是攪拌設備的核心元件，包括傳動軸本身和隨軸轉軸的附件，如聯(lián)軸器、減半葉輪等，必須經(jīng)過設計計算凸緣法蘭一般還接于攪拌容器封頭，用于連接攪拌傳動裝置，亦可兼作安裝、維修、檢查用孔。8.1凸緣法蘭選擇凸緣法蘭的公稱直徑DN200?900mm。形式如表所示[12]凸緣法蘭形式結構型式密封面型式突面凹面整體RM襯里LRLM安裝底蓋采用螺柱等緊固件與凸緣法蘭連接，使整個減半傳動裝置與容器連接的主要連接件。我國現(xiàn)行的設計標準5機械攪拌設備6（HG/T20569-94）是對保證設計質量和加快設計進度，起到了很大作用。標準中，力學模型的主要假設有：剛性聯(lián)軸器聯(lián)接的可拆軸視為整體軸；攪拌器及軸上的其他零件（附件）的重力、慣性力、流體作用力均作用在零件軸套的中部；軸受扭距作用外,還考慮攪拌器上流體的徑向力以及攪拌軸和攪拌器在組合重心處質量偏心引起的離心力的作用。在此基礎上，標準給出了兩種常規(guī)的計算模型：單跨軸及懸臂軸。臨界轉速的計算在臨界轉速的計算過程中，該標準對攪拌軸及攪拌器的質量先作了有效質量的處理：剛性軸的有效質量等于軸自身的質量加上軸附帶的液體質量。剛性攪拌軸的攪拌器（包括附件）有效質量等于攪拌器自身質量加上攪拌器附帶的液體質量?？捎上铝泄接嬎鉳ie+G-DhcosHQx10-9mieKi4jiim=Pd2(Q+Q)x10-9Le4LSGGGGKi第i個攪拌器的附加質量系數(shù),ji第i個攪拌器的直徑,mm;mi、H為攪拌器幾何尺寸mi、H為攪拌器幾何尺寸,hi第i個攪拌器的葉片寬度;m=50+0.5x空80x20cos0=146kgie 4m=吐802（0.02+0.04）=46kgLe4之后,再把各有效質量作了相當質量的簡化。具體如下:W=卩m單跨軸的有效質量mLe簡化到軸的中點處，相當質量為35LeW=17m=17X146=71kg35Le35攪拌器在中點處的相當質量為：W=16K2i（1-K匕mW=16x0.52x(1-0.5)2x46=92kgiW=17m+EW中點處總的相當質量為S35LeE(1-N)20-WL3SW=35X146+E(1-N)20-WL3Sn=45819d2K L兩端簡支的等直徑單跨軸的一階臨界轉速為n=45819x802\]2"(1-0^=189r/mink .167.5x36013No___空心軸內外徑之比，實心軸為0;E軸材料的彈性模量,MPa;L軸直徑,mm。所以。選取減速器的轉速為189r/min攪拌功率的計算CHCOOH（A）+CHOH（B）=CHCOOCH（R）+HO（S）3253 2 52反應比例：1111初始條件：121.350反應用量：-0.38-0.380.380.38

最終比例：0.62 0.62 1.73 0.38總物質的量：4.35物質CHCOOH3CHOH2 5CHCOOCHHO2325組成0.14250.37240.39770.08736黏度/MPa0.4450.3610.2160.2838lgr=0.1425xlgO.445+0.37241g0.361+0.39771g0.216+0.087361g0.2838卩=0.30Mpa液體的黏度對攪拌狀態(tài)有很大影響，所以根據(jù)攪拌介質黏度大小來選型。傳統(tǒng)的攪拌葉輪分成兩大類。一類適用于低黏度流體，如蔣式、渦輪式等；另一類適用于高黏度流體，如螺帶式葉輪。由于系統(tǒng)的黏度不高，且蔣式攪拌器的能耗比圓盤渦輪攪拌器的能耗高，所以選擇圓盤渦輪攪拌攪拌器。P=NPN3d5=85x1020x105N攪拌功率： p pR d2Np2.82x1.417x102037771Re= = =37771(h￥35+bsin01.2=(h￥35+bsin01.2=7A+Bf1000+LERe(100+3.2Re0.66A=14A=14+670(—-0.6Y+185ID丿=48.92=1.39P=NpN3d5=85x1020x105N=35kwP P8.3攪拌裝置的選型與尺寸設計8.3.1攪拌軸直徑的初步計算有防腐或防污染物料等要求較高的場合，應選用耐酸不銹鋼。奧氏體型不銹耐酸鋼（321）有較高的抗晶間腐蝕能力，對一些有機酸和無機酸（尤其是在氧化性介質中）具有良好的耐腐蝕性能用于制造耐酸輸送管道，大型鍋爐過熱器、再熱器、蒸汽管道、石油化工的熱交換器等。本設計中的物料中有乙酸，因此攪拌軸材料為奧氏體型不銹耐酸鋼\Cr\8Ni9Ti。電機的功率為p=35KW，攪拌軸的轉速n=189r/min，攪拌軸的材料為1Cr18Ni9Ti，[t]=40Mpa，剪切彈性模量G=8」x104MPa，許用單位扭轉角同=10加2flm=9.553x106— m=9.553x106xNmm由 n得： 189利用截面法得：M=9.553x106x30Nmm85M「It=廠<[tJW

由p得:wp>9?553x106nfc=9?553x106xeW>0.2d3=9.553x106x3.0攪拌軸為實心軸，則p189x40d>34.8mm，取d=80mme=M攪拌軸剛度的校核，得180Tmaxx xGJ兀 8.1x0.1x104p因為最大單位扭轉角°max=0.9800m<E=1°0m所以圓軸的剛度足夠?？紤]到攪拌軸與聯(lián)軸器配合，d=80mm可能需要進一步調整。8.3.2攪拌軸臨界轉速校核計算由于反應釜的攪拌軸轉速n二189r"'min<200r"'min，故不作臨界轉速校核計算。聯(lián)軸器額型式及尺寸的設計選用擺線針齒行星減速器，所以聯(lián)軸器的型式選用立式夾殼聯(lián)軸器（ D型）。標記為DN40HG21570-95攪拌器選用圓盤渦輪式攪拌器8.4攪拌軸的結構及尺寸設計8.4.1攪拌軸長度的設計攪拌軸的長度L近似由釜外長度L1、釜內未侵入液體的長度L2、侵入液體的長度L3三部分組成。即L=￡+L2+L3L二H-M其中1 （H—機架高，M—減速機輸出軸長度）L=500-79=421mm1L+L=（2700+740+740-1000）=3180mm12L=L+L+L=421+3180=3601mm所以攪拌軸的長度1 2 3當Di=Hi時為最佳裝填高度，當Di<Hi時，設置一層攪拌槳8.4.2攪拌槳的尺寸設計—=0.35~0.8因為Did――攪拌槳的長度，D-――釜體的直徑。所以取d=0.6D=0.6x2800=1680mm密封端面的平面度不大于0.0009mm,硬質材料密封端面粗糙度不大于0.2⑷，軟質材料密第九章支座夾套反應釜采用立式安裝，采用耳式支座。標準耳式支座JB/T4725-92）分為A型和B型兩種，此設備需要保溫110°C時選用B型。支座數(shù)設計為4個。結論依據(jù)GB150-1988《鋼制壓力容器》尺寸為反應器體積為19.77m3，反應釜高為2973.3mm,直徑3000mm,完成設計任務，達到實際要求。

設計結果一覽表項目數(shù)值設計壓力/Mpa反應釜0.385夾套0.1設計溫度/°c373.15壁厚/mm反應釜體10夾套14材料選型反應釜體00Cr19Ni10夾套00Cr19Ni10直徑/mm反應釜體2800夾套3000高度/mm反應釜體4180夾套2973.3傳熱量/KJ2.87106KJ攪拌器材料1Cr18Ni9Ti人孔450mm1個支座4個攪拌器功率35kw反應釜體積/m319.77參考文獻李紹芬編.《反應工程》[M].北京：化學工出版社.2000王志魁編.《化工原理》[M].北京:化學工業(yè)出版社，2006.譚蔚編.《化工設備設計基礎》[M].天津：天津大學出版社.2006.陳志平,曹志錫編.《過程設備設計與選型基礎》[M].浙江：浙江大學出版社.2007.金克新,馬沛生編.《化工