畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)備選型

第5章設(shè)備選型【說(shuō)明】1、 各崗位的生產(chǎn)周期以宜昌天仁藥業(yè)的中試數(shù)據(jù)為依據(jù)。2、 正批生產(chǎn)與回收套用時(shí)所投的甲基物量及其各工段的主要投料量相差不大，且設(shè)備的富余系數(shù)也足能滿足投料量要求，所以在次設(shè)計(jì)過(guò)程中以正批生產(chǎn)的投料量做為設(shè)備選型的依據(jù)。3、 日生產(chǎn)工時(shí)按24小時(shí)/天記；分三個(gè)班次輪流上崗。4、 計(jì)算過(guò)程中所涉及到的單位：質(zhì)量單位：kg；密度單位：kg/L；體積單位：L。5.1主要設(shè)備的選E各崗位操作周期如下表所示:表5.1各崗位操作周期表崗位名稱操作周期(min)甲基化300min中和245min成鹽210min結(jié)晶1020min精制120min結(jié)晶1020min5.1.1甲基化罐甲基化罐中各物料的投料量和物化性質(zhì)如下表所示:表5.2甲基化投料比物料名稱質(zhì)量密度體積諾氟沙星849.361.34633.85甲醛917.311.08849.36甲酸1554.331.221274.0480.5%的乙醇730.460.85859.36由于甲基化反應(yīng)的生產(chǎn)周期為300min,則：甲基化反應(yīng)的批次N=24X60/300=4.8批即，一年中平均每天甲基化生產(chǎn)次數(shù)為4.8次由上表可計(jì)算每批投料的總體積：V總=(633.85+849.36+1274.04+859.36)/4.8=753.46L查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一版、上冊(cè)，第517頁(yè)，選取公稱容積為1500L(實(shí)際容積1720L),傳熱面積F=5.34皿搪玻璃K型反應(yīng)罐(HG5—251—79),總重量為1158kg，臺(tái)數(shù)為一臺(tái)?！拘：恕?1)裝料系數(shù)不同的操作過(guò)程以及物化狀態(tài)對(duì)反應(yīng)釜的要求均不同，下表是各種情況下反應(yīng)釜需要滿足的裝料系數(shù)要求：表5.3各情況的裝料系數(shù)要求條件裝料系數(shù)范圍不帶攪拌或攪拌緩慢的反應(yīng)釜0.80—0.85帶攪拌的反應(yīng)釜0.70—0.80易起泡和在沸騰條件下操作的反應(yīng)釜0.40——0.60貯缸和計(jì)量槽(液面平靜)0.85——0.908=753.46：1720=0.44由于甲基化反應(yīng)是在沸騰狀態(tài)下進(jìn)行的，所以裝料系數(shù)8應(yīng)?。?.4—0.6之間顯然：8=0.44符合要求。(2)傳熱面積物料溫度由20°C升至100°C的升溫階段時(shí)間T=30minAt=[(120-20)-(110-100)]/ln[(120-20)/(110-100)]=39.09查得所選反應(yīng)釜的傳熱系數(shù)為：K=460X3.6=1656KJ/(m*h?oC)所以：Q1二KAAtT=1656X5.34X39.09X0.5=172837.22KJm設(shè)過(guò)程中設(shè)備自身儲(chǔ)存的熱量和散出的熱量。2為總熱量Q總的5%,則：Q2=695943.35：4.8X(1+5%)=152237.61KJ顯然：Q1〉Q2，故所選的設(shè)備在此處的傳熱能力是符合要求的。物料溫度由100C降至80C時(shí)間T=10minAtm=[(100-20)-(80-30)]/ln[(100-20)/(80-30)]=63.83所以：Q1二KAAtT=1656X5.34X63.83X1/6=94075.21KJm設(shè)過(guò)程中設(shè)備自身儲(chǔ)存的熱量和散出的熱量。2為總熱量Q總的5%,則：Q2=220343.10：4.8X(1+5%)=48200.05KJ顯然：Q1>Q2，故所選的設(shè)備在此處的傳熱能力是符合要求的。物料溫度由80C升至100C，且回流30min時(shí)間：T=30+20=50minAtm=[(120-80)-(110-100)]/ln[(120-80)/(110-100)]=21.64所以：Q1二KAAtT=1656X5.34X21.64X5/6=159469.49KJm設(shè)過(guò)程中設(shè)備自身儲(chǔ)存的熱量和散出的熱量。2為總熱量Q總的5%,則：Q2=220343.10：4.8X(1+5%)=48200.05KJ顯然：Q1>Q2，故所選的設(shè)備在此處的傳熱能力是符合要求的。③物料由100°C降至60°C時(shí)間：T=20minAt=[(100-20)-(60-30)]/ln[(100-20)/(60-30)]=50.98所以：Q1二KAAtT=1656X5.34X50.98X1/3=148770.00KJm設(shè)過(guò)程中設(shè)備自身儲(chǔ)存的熱量和散出的熱量。2為總熱量Q總的5%,則：Q2=383885.54：4.8X(1+5%)=83974.96KJ顯然：Q1>Q2，故所選的設(shè)備在此處的傳熱能力是符合要求的。5.1.2中和罐由于工藝要求甲基物不能做長(zhǎng)時(shí)間的貯存，應(yīng)該立即通入中和罐中，因而中和要與甲基化保持同步。又由物料衡算：正批每天共處理的甲基物質(zhì)量：953.57kg回收每天共處理的甲基物質(zhì)量：974.00kg比較正批和回收的日處理量，可以看出回收時(shí)每天處理的量多一些，但是綜合一年下來(lái)，還是正批生產(chǎn)占絕大多數(shù)，而且所選的設(shè)備都有比較大的富余系數(shù)，使得所選的罐子既能滿足正批生產(chǎn)的要求，也能滿足回收生產(chǎn)的需要，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中選取正批生產(chǎn)為準(zhǔn)。即平均每天也應(yīng)該中和4.8批的甲基物忽略抽濾前后料液體積的變化，則：V中和=V甲基化+V氨水=761.22+793.83=1547.29L(取氨水的密度為：0.94kg/L)查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一版、上冊(cè)，第517頁(yè)得，選取公稱容積為1500L(實(shí)際容積1720L)，傳熱面積F=5.34皿搪玻璃K型反應(yīng)罐(HG5—251—79)，總重量為1158kg，臺(tái)數(shù)為兩臺(tái)?！拘：恕?1)裝料系數(shù)88=1547.29/2：1720=0.61由于中和反應(yīng)是在沸騰狀態(tài)下進(jìn)行的，所以裝料系數(shù)8應(yīng)?。?.4—0.6之間由于設(shè)備有較大的選擇余地，8=0.61是基本符合要求的。(2)傳熱面積核算過(guò)程同甲基化罐，略。5.1.3成鹽罐生產(chǎn)周期：210min成鹽崗位的投料量如下表所示：表5.4成鹽投料比物料名稱質(zhì)量密度體積甲基物968.811.32733.95甲磺酸294.521.48199.0082.5%乙醇5037.810.845926.84所以：V總=733.95+199+5926.84=6859.79L日生產(chǎn)批次=24X60/210=6.86批現(xiàn)將本次設(shè)計(jì)當(dāng)成是原廠工藝的中試放大，原廠每投一批甲基物28.01kg，選用300L的成鹽罐則放大后，V=968.81X300：28.01=10380.11L選取公稱容積為1000L(實(shí)際容積1250L)，傳熱面積F=4.54皿搪玻璃K型反應(yīng)罐(HG5—251—79)，釜數(shù)N=10380.11：1720：6.86=0.88取N=1，即選用一臺(tái)?！拘：恕?1)裝料系數(shù)88=10380.11/(6.86X2):1720=0.57由于成鹽反應(yīng)是在沸騰狀態(tài)下進(jìn)行的，所以裝料系數(shù)8應(yīng)?。?.4—0.6之間顯然：8=0.57符合要求。(2)傳熱面積核算過(guò)程同甲基化罐。從略。5.1.4結(jié)晶罐由于結(jié)晶崗位的任務(wù)是將成鹽后的物料冷凍結(jié)晶，所以結(jié)晶崗位處理的物料量等于上步成鹽崗位的出料量。生產(chǎn)周期：1020min結(jié)晶崗位的投料量如下表所示：表5.5結(jié)晶投料比物料名稱質(zhì)量密度體積甲基物1115.511.32845.08甲磺酸42.311.4828.5982.5%乙醇5037.810.855926.84所以：V總=845.08+28.59+5926.84=6800.51L日生產(chǎn)批次=24X60/1020=1.41批根據(jù)原廠的工藝，每投入32.12kg粗品用的是300L的反應(yīng)罐，所以，此次設(shè)計(jì)的反應(yīng)罐總體積為：V反應(yīng)=1115.51X300/32.12=10418.84L查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一版、上冊(cè)，第517頁(yè)得，今選取公稱容積為1000L(實(shí)際容積1250L)，傳熱面積F=4.54皿搪玻璃K型反應(yīng)罐(HG5—251—79)，總重量為1158kg。則，臺(tái)數(shù)N=10418.84：(1250X1.41)=5.91取實(shí)際臺(tái)數(shù)為六臺(tái)由于該結(jié)晶崗位是接受了上一步成鹽崗位出來(lái)的物料，而且結(jié)晶罐的作用只是起到了承上啟下的作用，工藝要求成鹽罐放出的物料被抽入到結(jié)晶罐后只作很短時(shí)間的攪拌、停留，即很快將料液轉(zhuǎn)入冷庫(kù)中降溫結(jié)晶。因此，為了防止資源的浪費(fèi)、減少工業(yè)成本，可在成鹽生產(chǎn)過(guò)程完畢后立即將反應(yīng)液打入結(jié)晶罐中，在此設(shè)計(jì)時(shí)只選用一個(gè)結(jié)晶罐即可滿足工藝要求?，F(xiàn)選取一臺(tái)公稱容積為1000L(實(shí)際容積1250L)，傳熱面積F=4.54皿搪玻璃K型反應(yīng)罐(HG5—251—79)即可?！拘：恕?1)裝料系數(shù)8"6800.51：6.86/1250=0.79由于結(jié)晶罐內(nèi)只起稍微的緩慢攪拌，所以裝料系數(shù)8應(yīng)?。?.8—0.85之間顯然：8=0.79是符合要求。(2)傳熱面積核算過(guò)程同甲基化罐。從略。5.1.5精制罐生產(chǎn)周期：120min精制崗位的投料量如下表所示：表5.6精制投料比物料名稱粗品86%的乙醇質(zhì)量1110.675964.95密度1.320.83體積841.427186.69所以：V總=841.42+7186.69=8028.11L日生產(chǎn)批次=24X60/120=12批根據(jù)原廠的工藝，每投入31.00kg粗品用的是300L的反應(yīng)罐，所以，此次設(shè)計(jì)的反應(yīng)罐總體積為：V反應(yīng)=1110.67X300/31.00=10748.42L查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一版、上冊(cè)，第517頁(yè)得，現(xiàn)選取公稱容積為1000L(實(shí)際容積1250L)，傳熱面積F=4.53皿搪玻璃K型反應(yīng)罐(HG5—251—79)。則：臺(tái)數(shù)N=10748.42：12/1250=0.72取臺(tái)數(shù)N=1臺(tái)即，選一臺(tái)該反應(yīng)罐?！拘：恕?1)裝料系數(shù)88=8023.10/12：1250=0.53由于中和反應(yīng)是在沸騰狀態(tài)下進(jìn)行的，所以裝料系數(shù)8應(yīng)?。?.4—0.6之間顯然：8=0.53符合要求。(2)傳熱面積核算過(guò)程同甲基化罐。從略。5.1.6重結(jié)晶罐由于結(jié)晶崗位的任務(wù)是將成鹽后的物料冷凍結(jié)晶，所以結(jié)晶崗位處理的物料量等于上步成鹽崗位的出料量。生產(chǎn)周期：1020min結(jié)晶崗位的投料量如下表所示：表5.5重結(jié)晶投料比物料名稱粗品86%的乙醇質(zhì)量密度1.320.83體積所以：V總=968.81+7379.52=8348.33L日生產(chǎn)批次=24X60/120=12批根據(jù)原廠的工藝，每投入31.00kg粗品用的是300L的反應(yīng)罐，所以，此次設(shè)計(jì)的反應(yīng)罐總體積為：V反應(yīng)=1315.79X300/31.00=12733.45L所以，重結(jié)晶罐每批處理料液的體積為：V=8348.33/12=695.69L查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一版現(xiàn)選取公稱容積為1500L(實(shí)際容積1720L)，傳熱面積F=5.34皿搪玻璃K型反應(yīng)罐(HG5—251—79)。則：臺(tái)數(shù)N=12733.45：12/1720=0.85取臺(tái)數(shù)N=1臺(tái)由于該結(jié)晶崗位是接受了上一步成鹽崗位出來(lái)的物料，而且結(jié)晶罐的作用只是起到了承上啟下的作用，工藝要求成鹽罐放出的物料被抽入到結(jié)晶罐后只作很短時(shí)間的攪拌、停留，即很快將料液轉(zhuǎn)入冷庫(kù)中降溫結(jié)晶。因此，為了防止資源的浪費(fèi)、減少工業(yè)成本，可在精制脫色過(guò)程完畢后立即將反應(yīng)液打入重結(jié)晶罐中，在此設(shè)計(jì)時(shí)只選用一個(gè)重結(jié)晶罐即可滿足工藝要求。即，應(yīng)該選一臺(tái)用容積為800L，傳熱面積F=3.54皿搪玻璃K型反應(yīng)罐(HG5—251—79)即可?！拘：恕?1)裝料系數(shù)88=695.69：800=0.87由于結(jié)晶罐內(nèi)只起稍微的緩慢攪拌，所以裝料系數(shù)8應(yīng)?。?.8—0.85之間由于設(shè)備的富余系數(shù)足夠所以：8=0.87也符合要求。(2)傳熱面積核算同甲基化罐。從略。5.1.7粗母蒸餾罐主要依據(jù)就是依據(jù)乙醇為主體:V=4958.55/0.85=5833.59由于成鹽反應(yīng)是平均每天處理6.86批，所以粗母蒸餾平均每天也應(yīng)該處理6.86批。即：V1=4958.55/6.86=850.38L查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一版現(xiàn)選取公稱容積為1500L(實(shí)際容積1720L),傳熱面積F=5.34皿搪玻璃K型反應(yīng)罐(HG5—251—79)。臺(tái)數(shù)一臺(tái)?！拘：恕垦b料系數(shù)8"850.38/1720=049由于中和反應(yīng)是在沸騰狀態(tài)下進(jìn)行的，所以裝料系數(shù)8應(yīng)?。?.4—0.6之間顯然：8=0.49符合要求。熱面積核算過(guò)程同甲基化罐。從略。5.1.8精母蒸餾罐依據(jù)同上面的粗母蒸餾同理：V=6125.00/0.84=7291.67L由于精制是平均每天處理12批，所以粗母蒸餾平均每天也應(yīng)該處理12批。V1=7291.67/12=607.64L查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一版現(xiàn)選取公稱容積為1000L(實(shí)際容積12500L),傳熱面積F=4.54皿搪玻璃K型反應(yīng)罐(HG5—251—79)。臺(tái)數(shù)一臺(tái)?！拘：恕?1)裝料系數(shù)8"850.38/1720=049由于中和反應(yīng)是在沸騰狀態(tài)下進(jìn)行的，所以裝料系數(shù)8應(yīng)?。?.4—0.6之間顯然：8=0.49符合要求。(2)傳熱面積核算過(guò)程同甲基化罐。從略。5.1.9換熱器的設(shè)計(jì)選擇條件在常壓下冷凝900.00Kg/h的純乙醇蒸汽，冷凝液在冷凝溫度下排出。冷凝用水入口溫度t1為22°C,管程壓降不超過(guò)9.8x103Pa。冷凝量W1=900.00/3600=0.25kg/s。冷凝溫度T=80C冷凝潛熱r=204.3x4.186=855.20KJ/Kg選擇計(jì)算水耗量根據(jù)推動(dòng)力Atm及水消耗量?jī)煞矫婵紤]，選擇水的出口溫度t2=28C。則水的平均溫度為t頊t1+t2)/2=(22.5+28.3)/2=25.4C在25.4C時(shí)，水的有關(guān)物理量密度：p=997Kg/m3 導(dǎo)熱系數(shù)：X=0.61W/(m.C)熱容：Cp=4.18KJ/(Kg.C) 粘度：皓0.886x10-3Pa.S普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr=6.16 熱負(fù)荷：Q=W1r=0.25x855.20=231.80KW水耗量:W2=Q/Cp(t2-t1)=8.52kg/s流動(dòng)空間、管徑和管內(nèi)流速的選擇選擇乙醇蒸汽走殼層，水走管層選用025x2.5啞的無(wú)縫鋼管，此管內(nèi)徑di=0.02m，水的流速u=0.9m/s估算傳熱面積與管子根數(shù)平均溫度差為Atm=(T-t1)-(T-t2)/Ln(T-t1/T-t2)-=54.95C.查傳熱系數(shù)K值，初選K=450kcal/(m2.h.C)=(450/0.86)W/(m2.C)=523.75W/(m2.C)估算的傳熱面S=Q/KAtm=213.8XX1000(/523.75X54.95)=7.43m2單程管數(shù)為：n'=4xW2/pndi2p=7.43X4/0.9x3.14x0.02x0.02x997=26.37(取38根)管長(zhǎng)為：T=s’/n’zdo=7.43/38x3.14x0.025=3.11m初選換熱器根據(jù)s’=7.43m2,n=38根，N1=1,i’=3.11m查《化工原理》上選用管殼式列管換熱器，有關(guān)參數(shù)如下：公稱直徑DN273公稱壓力PN2.50Mpa 傳熱面積S8.7m2管程數(shù)N1 管子根數(shù)n 38 管長(zhǎng)i3000mm管子規(guī)格025x2.5mm 管心距32mm管子排列形式 正三角形管程壓降的計(jì)算管程雷諾準(zhǔn)數(shù)為：Re=Xdu/^u為選定換熱器的實(shí)際操作流速，由u=VS/n”n/4di2其中VS=W2/p=8.52/997=0.0085m3/s n’’=38則u=0.71m/sRe=1.60x104取鋼管的絕對(duì)粗糙度￡=0.15mm,故￡/d=0.15x10-3/0.02=0.0075,查X和Re及s/d的關(guān)系圖(即Moody圖)，得X=0.0038。取管程結(jié)垢校正系數(shù)Fi=1.5(三角形排列)P=(Xl/di+3)Fi XNX u2p / 2 = (0.038x2/0.02+3)x1.5x1x(997x0.712)/2=3279.38V9.8x103Pa因此，壓降滿足要求。計(jì)算管內(nèi)給熱系數(shù)aiRe=1.60x104〉104而且l/di=3/0.02>5則ai=0.023(X/di)Re0.8Pr0.4=0.023(0.61：0/02)(1.60x104)0.8(6.16)0.4=3351.92W/(m2.°C)a0的計(jì)算所選的列管式換熱器用水平安裝方式，對(duì)于n根水平管束可用下式計(jì)算冷凝給熱系數(shù)a0=1.13(grX3p2/^L△t)1/4￡為水平管束冷凝給熱系數(shù)與單根水平管冷凝給熱系數(shù)之比冷凝液有關(guān)物性(常壓下)為：密度：p=750Kg/m3導(dǎo)熱系數(shù)：X=0.137x4.186x1000/3600=0.16W/(m.°C)粘度：p=0.52x10-3Pa.S tw=55Cr=855.20KJ/Kg Ts=80C先假定液膜為層液，有上式可得a0=1.13(rgX3p2^^LAt)1/4=1048.13W/(m.C)驗(yàn)算液膜是否為層液，由下式可知Re=4a0LAt/(rM)=4x1106.57x3x20/855.20x1000x0.52x10-3=565.66V2000所以,假定層液是正確的.垢層熱阻取Ri+Ro=0.00058+0.00014=0.00072(m2.C)/WK值的計(jì)算d0、di分別為加熱鋼管的外內(nèi)徑，dm為平均管徑，。為壁厚。A為鋼管導(dǎo)熱系數(shù)則K=l/[(d0/aidi)+Ri+Ro+od0/Xdm+1/a0]=1/[(0.025/3351.92x0.02)+0.00072+0.0025x0.025/45x0.0225+1/1048.13 ]=518.76m2W/(m2.C)tw=T-KAtm/a0=80-518.76x54.95/1048.13=52.81C與假設(shè)值55C相差2.19C計(jì)算合理計(jì)算傳熱面積與安全系數(shù)傳熱面積為S=Q/KAtm=213.80/518.76x54.95=7.5O皿實(shí)際換熱器的傳熱面積為8.66m2,則安全系數(shù)為8.66/7.50=1.16在1.15?1.25之間所以,按此設(shè)計(jì)是合理的。5.2非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的選型與計(jì)算5.2.1釜體設(shè)計(jì)（1）筒體及封頭尺寸的確定設(shè)筒體的高為頭，內(nèi)徑為D.,1m高筒體的體積為V1m①反應(yīng)釜容積的確定:=1.72m3=1.72m3V= 0.75筒體內(nèi)徑的確定:取鼻=1.3則。廣公式=1.69取Dj=1.6i②筒體封頭尺寸的確定：根據(jù)筒體的內(nèi)徑選擇筒體封頭，為了焊接的方便，選擇內(nèi)徑為1600mm的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭（力學(xué)性能好，容易搪瓷，對(duì)搪瓷設(shè)備十分實(shí)用。封頭尺寸如下表:由《機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)》查得：表5.6筒體尺寸表公稱直徑Dg（mm）曲面高度h（mm）直邊高度h0（mm）內(nèi)表面積F頃）容積V（m3）1600400503.020.637綜上所述，得到筒體的高度H.=v=2mm，V1m=2.01m3，D.=1600mm1m（2）夾套筒體及夾套封頭尺寸的確定設(shè)夾套筒體的高為H2,內(nèi)徑為D夾夾套筒體內(nèi)徑的確定：由《機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)》第58頁(yè)表B-1D/Dj+100=1700mm夾套封頭尺寸的確定：為了夾套通體相匹配，以及焊接的方便和好的力學(xué)性能，選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭內(nèi)徑為1700mm，封頭尺寸如下表：由《機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)》查得：表5.7封頭尺寸表

公稱直徑Dg(mm)曲面高度h(mm)直邊高度h0(mm)內(nèi)表面枳F(M2)容積V(M3)1700425503.390.757③夾套筒體高度的確定:HN二二W5x」-°.637二頃，取^=1.72匕 2.017 2綜上所述，夾套的內(nèi)徑為D夾=1700mm，夾套的高度為H2=1700mm。⑶材料的選擇：分析工藝要求，腐蝕因素以及搪瓷設(shè)備的特殊要求，決定采用Q235-B鋼板，設(shè)計(jì)壓力為200攝氏度，其在此溫度下的許用應(yīng)力為：鋼板厚度在4.5?16mm之間時(shí)，[b]t=105Mpa鋼板厚度在16?40mm之間時(shí)，[b]t=99Mpa(4)厚度的計(jì)算及校核筒體及其封頭厚度的確定：由搪瓷設(shè)備壁厚的經(jīng)驗(yàn)公式：6=0.008Di+3=15.8mm，取6=16mm；考慮到筒體及其封頭焊接的方便取8封=16mm；以上均由經(jīng)驗(yàn)公式確定，因此不需要進(jìn)行校核。夾套筒體及其封頭厚度的確定：夾套的筒體和封頭都是內(nèi)壓容器，按已知的夾套操作壓力P夾=0.6Mpa，可以知道夾套的設(shè)計(jì)壓力P2=0.6X1.1=0.66Mpa。初試估計(jì)夾套的厚度在4.5?16mm之間，故[b]t=105Mpa，采用雙面焊縫，不進(jìn)行無(wú)損探傷，①=0.7。C=C1+C2+C3，C1查表為0.8，C2=2，C3=0(封頭熱加工取0.5)C1為鋼材厚度負(fù)偏差，C2鋼材腐蝕裕度，C3為加工減薄量。C夾=0.8+2+0=2.8，C夾封=0.8+2+0.5=3.3由壁厚公式：6=一竺一+C，P=0.66Mpa，D=1700mm2[b]t中一P 夾因此：8:因此：8:夾2[]^夾P+°=10.47mm，取8夾12mm

PD5夾封—2gk①夾封）.5P+。夾封PD考慮到筒體與封頭的焊接方便，取5=5=12mm夾夾封綜上：5=5封=16mm5夾二5夾封=12mm（5）水壓試驗(yàn)由于內(nèi)筒及其封頭是用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的，因此理論計(jì)算只考慮夾套及其封頭即可。常溫下Q235-B，qs=235Mpa；確定水壓試驗(yàn)的壓力：PT=PX1.25=0.66X1.25=0.825Mpa；夾套的內(nèi)應(yīng)力：qt/PT[D夾+（5夾一C夾）]/2（5夾一C夾）=76.63Mpa而0.9Qs①=235X0.9X0.7Mpa=148.05Mpa>aTT夾所以?shī)A套強(qiáng)度足夠。夾套的內(nèi)應(yīng)力：QT夾封=PT[KD夾封+0.5（5夾封一C夾封）]/2（5夾封一C夾封）對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，K=1.0qT夾封=79.998Mpa。而0.9Qs①=235*0.9*0.7Mpa=148.05Mpa>qtT夾封所以?shī)A套封頭強(qiáng)度足夠。、綜上所述，整個(gè)釜體結(jié)構(gòu)尺寸如下：表5.8釜體結(jié)構(gòu)尺寸內(nèi)半徑mm壁厚mm高度mm筒體1600162000夾套1700121700筒體夾套以及封頭夾套尺寸見(jiàn)表5.6、表5.7。5.2.2攪拌裝置設(shè)計(jì)（1）攪拌器的強(qiáng)度計(jì)算攪拌器的強(qiáng)度計(jì)算主要是計(jì)算漿液的厚度。她必須在決定了槳葉的直徑、寬度、數(shù)量，并相應(yīng)決定了（由計(jì)算或由生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)決定）攪拌器功率之后，對(duì)槳葉進(jìn)行結(jié)構(gòu)時(shí)來(lái)進(jìn)行。要分析槳葉的受力情況，找出危險(xiǎn)斷面，然后用設(shè)計(jì)或校核

的方法，決定槳葉的厚度。這里會(huì)遇到三個(gè)問(wèn)題，其一是如何決定計(jì)算強(qiáng)度時(shí)用的最大的計(jì)算功率；其二是已經(jīng)知道最大的計(jì)算功率后，如何判斷各個(gè)槳葉上所分擔(dān)的功率的大小，特別是槳葉較多且位置相異時(shí)應(yīng)該如何分配動(dòng)力的消耗；其三是槳葉應(yīng)力計(jì)算中的安全系數(shù)的確定。這些問(wèn)題并沒(méi)有完全解決。關(guān)于槳葉離心力的問(wèn)題，由于通常槳葉的端部線速度不會(huì)超過(guò)30m/s，所以離心力所引起的槳葉拉伸應(yīng)力很小，設(shè)計(jì)中可以忽略不計(jì)。為了保證槳葉在腐蝕介質(zhì)、磨損介質(zhì)中工作的安全性，應(yīng)該給槳葉尺寸增加腐蝕裕度。在難以定量確定腐蝕裕度時(shí)，可以將槳葉尺寸每邊增大1mm。槳葉計(jì)算中要用槳葉去掉腐蝕裕度的凈面積、凈厚度。槳葉強(qiáng)度計(jì)算中的計(jì)算功率：當(dāng)攪拌裝置的電機(jī)額定功率Nd選定之后，并不以Nd作為攪拌器強(qiáng)度計(jì)算的計(jì)算功率，還有考慮到啟動(dòng)時(shí)電機(jī)的過(guò)載以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率。我們用下式?jīng)Q定槳葉強(qiáng)度計(jì)算中所用的計(jì)算功率值：Nj=mNd-Nm式中：N. 槳葉強(qiáng)度計(jì)算中用的計(jì)算功率(Kw)；k——起動(dòng)時(shí)電機(jī)的過(guò)載系數(shù)，即：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩，可從電機(jī)特性表中查得；門(mén)一一傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率；Nm——軸封處的摩擦損失功率(Kw)。槳葉的強(qiáng)度計(jì)算：本設(shè)計(jì)的槳葉為折葉開(kāi)啟渦輪，6片槳葉，0=60。。其危險(xiǎn)斷面是槳葉根部的I—I斷面。折葉斷面的主慣性軸都不與攪拌軸線平行?？梢哉J(rèn)為各槳葉的受力均等，則作用在折葉槳表面上的液體阻力在折葉槳根部I—I斷面對(duì)主慣性軸X—X產(chǎn)生的彎矩為：M=97400..1znsin0該斷面的抗彎斷面模數(shù)為:W=bW=b*526式中b、5也應(yīng)該用去掉腐蝕裕度的凈值。因此I—I斷面的彎曲應(yīng)力為：Mb 彎W要求bV［b｝。彎（4）攪拌軸的強(qiáng)度和剛度計(jì)算對(duì)攪拌軸而言，承受扭轉(zhuǎn)和彎曲的作用，其中以扭轉(zhuǎn)為主，所以在工程應(yīng)用中常用近似的方法進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。它假設(shè)軸只受扭矩的作用，然后用增加安全系數(shù)以降低材料的許用應(yīng)力來(lái)彌補(bǔ)由于忽略受彎矩作用引起的誤差。軸受扭轉(zhuǎn)時(shí)，其截面上產(chǎn)生剪應(yīng)力。軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件是：t=紡<［r］maxWkP式中：t 截面上最大剪應(yīng)力（kgf/cm2）；T——軸所傳遞的扭矩（kgf/cm）；W——抗扭截面系數(shù)（cm3）卜］ 降低后的扭轉(zhuǎn)許用剪應(yīng)力（kgf/cm3）。軸扭轉(zhuǎn)時(shí)材料的許用剪應(yīng)力值是根據(jù)扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)所得的屈服極限b或強(qiáng)度極限b，，再除以安全系數(shù)來(lái)決定的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在靜載荷作用下，鋼材的扭轉(zhuǎn)許用剪應(yīng)力b］與拉伸許用應(yīng)力"］有如下關(guān)系：tu］=（0.5?0.6）［b］。在工程上常根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范選取。由于攪拌軸受扭轉(zhuǎn)作用外，也常受彎曲作用，而且所受的不是靜載荷，所以許用應(yīng)力任!值常常規(guī)定的更低一些。由上面可以知道，只要知道了攪拌軸上所傳遞的扭矩.和材料的許用應(yīng)力任［值后就可以求出抗扭截面系數(shù)Wp。即WW=fpk］kW=普（1-以4）（空心軸，a為孔徑與軸徑的比值。）

NT=71620—式中：d——攪拌軸的直徑（cm）；N——攪拌傳遞功率（HP）；N 攪拌軸轉(zhuǎn)速（rpm）。若已知軸上傳遞功率N的單位為Kw，則應(yīng)按1Kw=1.36HP進(jìn)行換算，其結(jié)果為:NT=97400—Q n將t、w值代入氣=吾中則得k兀d兀d （1-以4）16,N71620nb]k整理后得:71620x16

兀L]（1-以4整理后得:71620x16

兀L]（1-以4）

kA=71620x16

兀[u]（1-以4）

k則得由上式可以看出尚無(wú)統(tǒng)一的資料，5.2.3零部件的選擇A值是隨許用剪應(yīng)力|r]k值而變化的系數(shù)。對(duì)A值的確定目前它不僅隨材料不同而變化，而且與載荷性質(zhì)有關(guān)。（1）反應(yīng)載荷的計(jì)算支座的反應(yīng)載荷為：Q=Q1+Q2+Q3+Q4Q1——釜體與夾套的筒體重載荷Q1=H1Q1+H2^2查表得Dg=1600啞S=16啞的筒節(jié)每米重為q1=6360NDg=1700啞S=12啞的筒節(jié)每米重為q2=5060N則Q1=H1q1+H2q2=2X6360+1.6X5060=20816Nq2——釜體與夾套的封頭重載荷查表得Dg=1600啞S=16啞的封頭重為3830NDg=1700啞S=12啞的封頭重為3200N則Q2=2X3830+3200=10860Nq3——液料重載荷，按充滿水計(jì)算水密度p=1000Kg/m3Q3=9.8PV=9.8X1000X(2XV封+2XV1m)=9.8X1000X(2X0.617+2X2.017)=51616.4Nq4——附件總載荷附件包括人孔、接管、傳動(dòng)裝置、攪拌器、電動(dòng)機(jī)等，初取Q4=5500N則支座的反應(yīng)載荷為Q=Q1+Q2+Q3+Q4=20816+10860+51616.4+5500=88792.4N(2)支座的選擇按4個(gè)支座承載計(jì)算，每個(gè)支座承載Q/4=22198.1N=2.265t。查J1165-73選用支座負(fù)荷為2.5噸的支座，標(biāo)記：支座A2.5其尺寸如下：表5.9支座尺寸abcdefHs重量12014016030206021583.48(3)人孔的選擇查搪玻璃設(shè)備HG/T2055.2-91，選擇帶視鏡帶保護(hù)環(huán)公稱直徑為450啞的圓形人孔。標(biāo)記：人孔IPN1.0-450HG/T205502-91參考重量87.1Kg視鏡規(guī)格：PN1.0DN125，人孔尺寸如下：表5.10人孔尺寸DNacPH~hlmnd164504505354502675637529018M16

(4)溫度計(jì)套管的選擇查搪玻璃設(shè)備HG/T2058.1-91，選擇A型溫度計(jì)套管。標(biāo)記：溫度計(jì)套管AI1.0X65-2400 HG/T2058.1-91安裝角度0，參考重量36.7Kg其基本尺寸如下：表5.11溫度計(jì)套管尺寸dNdXs管口直徑PNDD06565X51501.0212130D1D2H1nd2402851108M16(5)管口及管口法蘭的選擇根據(jù)搪玻璃設(shè)備HG/T2143-91,選擇不同的管口。由于反應(yīng)釜為搪玻璃容器，不可開(kāi)孔，故選用活套法蘭。①進(jìn)口管及法蘭選用公稱直徑DN=100啞的B型管口。標(biāo)記：管口PN1.0DN100-B HG/T2143-91其基本尺寸如下：表5.12進(jìn)口管口尺寸DNDD2D1HRrTb.min重量100158108807518414103.3查根據(jù)搪玻璃設(shè)備HG/2105-91，選用公稱直徑為100的A型活套法蘭。標(biāo)記：活套法蘭PN1.0DN100AIHG/T2105-91其基本尺寸如下：表5.13進(jìn)口活套法蘭尺寸DNDD1D2D3b10022018016012030出口管及法蘭選用公稱直徑DN=80啞的A型管口。標(biāo)記：管口PN1.0DN80-AHG/T2143-91表5.14出口管口尺寸DNDD2D1HRrTb.min重量801338965401531281.5查根據(jù)搪玻璃設(shè)備HG/2105-91，選用公稱直徑為80的A型活套法蘭。標(biāo)記：活套法蘭PN1.0DN80AIHG/T2105-91其基本尺寸如下：表5.15出口活套法蘭尺寸DNDD1D2D3b8022018016012030溫度計(jì)套管接管及法蘭選用公稱直徑DN=150啞的B型管口。標(biāo)記：管口PN1.0DN150-B HG/T2143-91表5.16溫度計(jì)管口尺寸DNDD2D1HRrTb.min重量1502121581308018414105.6查根據(jù)搪玻璃設(shè)備HG/2105-91,選用公稱直徑為150的A型活套法蘭。標(biāo)記：活套法蘭PN1.0DN150AIHG/T2105-91其基本尺寸如下：表5.17溫度計(jì)活套法蘭尺寸DNDD1D2D3b15028524021417438

液位計(jì)接管及法蘭選用公稱直徑DN=150啞的B型管口。標(biāo)記：管口PN1.0DN150-B HG/T2143-91表5.18液位計(jì)管口尺寸DNDD2D1HRrTb.min重量1502121581308018414105.6查根據(jù)搪玻璃設(shè)備HG/2105-91，選用公稱直徑為150的A型活套法蘭。標(biāo)記：活套法蘭PN1.0DN150AIHG/T2105-91其基本尺寸如下：表5.19液位計(jì)活套法蘭尺寸DNDD1D2D3b15028524021417438蒸汽進(jìn)口及冷卻水出口蒸汽進(jìn)口及冷卻水出口連接在夾套上，無(wú)需搪玻璃，接管和法蘭選用650X4.5的無(wú)縫鋼管及鋼制管發(fā)蘭5.3設(shè)備選型一覽表表5.20設(shè)備一覽表工序設(shè)備位號(hào)設(shè)備名稱材質(zhì)規(guī)格型號(hào)臺(tái)數(shù)附件甲基化R1101甲基化反應(yīng)罐搪玻璃K型(HG5-251-79)1機(jī)械密封YBLD-180/1.5KWV1103甲酸計(jì)量罐P.P立式盆底頂Dg700H8701

V1106甲酸貯罐p.p平頂平底Dg1600H22001V1104甲醛計(jì)量罐IG18Ni9Ti立式盆底頂Dg600H8001V1107甲醛貯罐IG18Ni9Ti平頂平底Dg1200H8001V1105乙醇計(jì)量罐IG18Ni9Ti立式盆底頂Dg600H8001V1108乙醇貯罐IG18Ni9Ti平頂平底Dg1200H18001R1102-2中和反應(yīng)罐搪玻璃錨式攪拌Dg900H10702機(jī)械密封YB90L-41/1.5KWV1110液氨計(jì)量罐P.P立式盆底頂Dg600H8001V1111回流罐P.P立式盆底Dg500H4651V1102配氨罐搪玻璃Dg1200H1270BF1000H(d)-B1V1101液氨貯罐P.P1V1113純化水貯罐搪玻璃Dg1200H1270BF1000H(d)-B1V1109壓濾器搪玻璃1M1101離心機(jī)IG18Ni9Tiss-800NAn=1200r.p.m=8001防爆電機(jī)YB32S-4/5.5KWM1102離心泵組合件n=1450r.minQ=3.75m3/h2電機(jī)5.5KWM1103防爆電動(dòng)葫蘆組合件W=1.5tn=930r.min1電機(jī)0.8KW成鹽工段成鹽工段R1201成鹽反應(yīng)罐搪玻璃Dg800H870BF300H(d)-B2機(jī)械密封葉輪攪拌防爆YBLD-1.8/1.5KWV1203-2乙醇計(jì)量罐IG18Ni9Ti立式盆底Dg700H1002V1201乙醇貯罐IG18Ni9Ti平