乙酸乙酯间歇反应釜
工
艺
设
计
说
明
书
目录
前言 (3)
摘要 (4)
一．设计条件和任务 (4)
二.工艺设计 (6)
1. 原料的处理量 (6)
2. 原料液起始浓度 (7)
3. 反应时间 (7)
4. 反应体积 (8)
三. 热量核算 (8)
1. 物料衡算 (8)
2. 能量衡算 (9)
3. 换热设计 (12)
四. 反应釜釜体设计 (13)
1. 反应器的直径和高度 (13)
2. 筒体的壁厚 (14)
3. 釜体封头厚度 (15)
五. 反应釜夹套的设计 (15)
1. 夹套DN、PN的确定 (15)
2. 夹套筒体的壁厚 (15)
3. 夹套筒体的高度 (16)
4. 夹套的封头厚度 (16)
六. 搅拌器的选型 (17)
1. 搅拌桨的尺寸及安装位置 (17)
2. 搅拌功率的计算 (18)
3. 搅拌轴的的初步计算 (18)
结论 (19)
主要符号一览表 (20)
总结 (21)
参考书目 (22)
前言
反应工程课程设计是《化工设备机械基础》和《反应工程》课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是学生体察工程实际问题复杂性，学习初次尝试反应釜机械设计。化工设计不同于平时的作业，在设计中需要同学独立自主的解决所遇到的问题、自己做出决策，根据老师给定的设计要求自己选择方案、查取数据、进行过程和设备的设计计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的比较分析，择优选定最理想的方案和合理的设计。
反应工程是培养学生设计能力的重要实践教学环节。在教师指导下，通过裸程设计，培养学生独立地运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识，综合地分析和解决生产实际问题的能力。因此，当学生首次完成该课程设计后，应达到一下几个目的：
1、熟练掌握查阅文献资料、收集相关数据、正确选择公式，当缺乏必要的
数据时，尚需要自己通过实验测定或到生产现场进行实际查定。
2、在兼顾技术先进性、可行性、经济合理的前提下，综合分析设计任务要
求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常、安全可行所需的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。
3、准确而迅速的进行过程计算及主要设备的工艺设计计算及选型。
4、用精炼的语言、简洁的文字、清晰地图表来表达自己的设计思想和计算
结果。
化工设备机械基础课程设计是一项很繁琐的设计工作，而且在设计中除了要考虑经济因素外，环保也是一项不得不考虑的问题。除此之外，还要考虑诸多的政策、法规，因此在课程设计中要有耐心，注意多专业、多学科的综合和相互协调。
摘要
本选题为年产量为年产7100T 的间歇釜式反应器的设计。通过物料衡算、热量衡算，反应器体积为381.31m 、换热量为h kg /77.19916。设备设计结果表明，反应器的特征尺寸为高3380mm ，直径3200mm ，壁厚8mm ，封头壁厚8mm ；夹套的特征尺寸为高2590mm ，内径为3400mm 壁厚8mm ，封头壁厚8mm 。还对塔体等进行了辅助设备设计，换热则是通过夹套完成。搅拌器的形式为圆盘式搅拌器，搅拌轴直径60mm 。在此基础上绘制了设备条件图。本设计为间歇釜式反应器的工业设计提供较为详尽的数据与图纸。
一．设计条件和任务
一、设计目的和要求
通过课程设计，要求更加熟悉工程设计基本内容，掌握化学反应器设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力、独立工作和创新能力
二、设计题目和内容
设计题目：
年产量为年产7100T的间歇釜式反应器的设计
乙酸乙酯酯化反应的化学式为：
CH3COOH+C2H5OH=====CH3COOC2H5+H2O
A B R S
原料中反应组分的质量比为：A：B：S=1：2：1.35，反应液的密度为1020Kg/m3，并假定在反应过程中不变。每批装料、卸料及清洗等辅助操作时间为1h，每天计24h每年300d每年生产7200h。反应在100℃下等温操作，其反应速率方程如下
r R=k1(C A C B－C R C S/K)
100℃时，k1=4.76×10-6L/(mol·min),平衡常数K=2.92。乙酸的转化率A x=0.4，反应器的填充系数f=0.8，为此反应设计一个
反应器。
二.工艺设计
工艺流程图
1. 原料的处理量
根据乙酸乙酯的产量可计算出每小时的乙酸用量为
L kmol Q /015.284
.024300881071003
=????=
由于原料液反应组分的质量比为：A ：B ：S=1：2：1.35 则 单位时间的处理量
h m Q /17.71020
)35.121(60015.2830=++??=
2. 原料液起始浓度
L mol c A /91.317
.7015
.280==
乙醇和水的起始浓度
L mol c B /2.1046
26091.30=??=
L mol c S /6.1718
35.16091.30=??=
将速率方程变换成转化率的函数
)1(0A A A x c c -= A A B B x c c c 00-= A A R x c c 0=
A A S S x c c c 00+=
将以上各式代人r R =k 1(c A c B －c R c S /K)中得
()()()[]K x c c x c x c c x c k r A A S A A A A B A A R 00000011+---=
整理得
????????? ??-+???? ?
?++-=200000020
1111A A A S A B A B A R x K x K c c c c c c c k r )(2
201A A A cx bx a c k ++=
其中：61.291
.32
.1000===
B A c c a 15.5)92
.291.36
.1791.32.101().1(0000-=?++-=++
-=K c c c c b A S A B 66.092
.21111=-=-
=K c 43.466.061.24)15.5(422=??--=-ac b
3. 反应时间
由dt
dn V r R
R R =
'得 ()dt dx c dt x c d dt dc dt
V dn r A
A A A R R R R 00'
====
即 dt
dx c cx bx a c k A
A A A A 0
2
201)(=++ 整理得 2
011A
A A A cx bx a dx c k dt ++?=
积分得 ?
++=
Af
x A
A A
A cx bx a dx c k t 0
2
11 因为063.1966.061.24)15.5(422≥=??--=-ac b
故 上式积分为4
.00
2220
14242ln 41
1????
????-++--+-?
=
ac
b b cx a
c b b cx ac b c k t A
??
?
???+----+-??--?????=
-43.415.543.415.5ln
43.415.54.066.0243.415.54.066.02ln 43.491.31076.414=153min
4. 反应体积
30045.25)160
153
(17.7)(m t t Q V r =+?=+=
反应器的实际体积 381.318
.045.25m f V V r ===
三. 热量核算
1. 物料衡算
根据乙酸的每小时进料量为h kmol /015.28，再根据它的转化率和反应物的初始质量比算出各种物质的进料和出料量：
h kmol x Q Q A inA outA /81.16)4.01(015.28)1(=-?=-=
h kmol Q inB /08.7346
2
60015.28=??=
h kmol Q Q Q Q outA inA inB outB /88.61)81.16015.28(08.73)(=--=--=
h kmol Q inS /07.12618
35
.160015.28=??=
h kmol Q Q Q Q outA inA ivS outS /28.13781.16-015.2807.126)(=+=-+=）（ h kmol Q Q Q outA inA outR /21.1181.16015.28=-=-=
2. 能量衡算
热量衡算总式：1234Q Q Q Q ++= 式中：1Q 进入反应器无聊的能量，KJ
2Q ：化学反应热，KJ
3Q ：供给或移走的热量，外界向系统供热为正，系统向外界移去热量为负，
KJ
4Q ：离开反应器物料的热量，KJ
每摩尔各种物值在不同条件下的m p c ,值: 对液相
查得，2,CT BT A c m p ++= 各种液相物质的热容参数如下表
： 乙醇的m p c ,值
2)5.351,(,CT BT A c K l m p ++=
263
5.3511054.4983510510839.11191.100??+??-=--
11
204.123--??=K mol
J
乙酸的m p c ,值
2)373,(,CT BT A c K l m p ++=
263
37310199.74437310595.32648.155??+??-=--
11
20.137--??=K mol
J
乙酸乙酯的m p c ,值
2)3.350,(,CT BT A c K l m p ++=
263
3.35010283.7773.3501005
4.20799.162??+??-=--
11
839.185--??=K mol
J
水的m p c ,值
查得，11)373,(,954.75--??=K mol J c K l m p 对气相
各种气象物质的参数如下表
气相物质的热容参数
乙醇的m p c ,值
()23,,g,373p m K c A BT CT DT =+++
3
1026337310183.22237310558.11837310501.231296.6??+??-??+=--- 11
304.77--??=K mol
J
乙酸乙酯的m p c ,值
()23
,g,373p m K c A BT CT DT =+++
31026337310815.203373104119.9837310226.328673.24??-??-??+=---11352.132--??=K mol J
每摩尔物质在100℃下的焓值 (1) 每摩尔水的焓值
m vap O H m p O H r H dT c H ?+=??
373
298
K 373(,)(22），
656.40)298373(10
954.753
+-??=-
1352.46-?=mol KJ
(2) 每摩尔的乙醇的焓值
()()
(
)351.5
373
r 32,32,,351.5,32,,373298
351.5
vap m m CH CH OH p m CH CH OH l C
p m CH CH OH l C
H c dT H c dT ???=+?+?
?
3
310)5.351373(304.77723.38)2985.351(10204.123--?-?++-??=1976.46-?=mol KJ
(3) 每摩尔乙酸的焓值
?
=?373298)373,,dT c H K m p r
)298373(10
2.1373
-??=-
1
290.10-?=mol KJ
(4) 每摩尔乙酸乙酯的焓值
()()
(
)350.2
373
r 323,323,,350.2,323,,373298
350.2
vap m m CH COOOCH CH p m CH COOOCH CH l C
p m CH COOOCH CH l C
H c dT H c dT
???=+?+?
? )3.350373(10352.1323.32)2983.350(10
839.18533
-??++-??=--
1
024.45-?=mol KJ
总能量衡算
)2()()(13232233OH CH CH m r OH CH CH O H m r O H COOH CH m r COOH CH H n H n H n Q ??+??+??=
29.1010015.28976.461008.73352.461007.1263
3
3
??+??+??= h KJ /07.9564877= （2）2Q 的计算
3253252CH COOH C H OH CH COOC H H O +=+
)(1021.11)()2()()(32333232COOH CH m r OH CH CH m r COOCCH CH CH m r O H m r H H H H Q ?-?-?+???= )976.4629.10352.46024.45(1021.113--+??=
h KJ /1.382373= （3）4Q 的计算
()()()()
1111120r 2r 32r 323r 20232323n n n n H H O CH CH OH CH CH OOCCH m H m H O m CH CH OH m CH CH OOCCH Q H H H H =??+??+??+?? 3
10)29.1081.16976.4688.61024.4521.11352.4627.137??+?+?+?= h KJ /86.9947307=
因为2Q >0,说明反应吸热 故，有4321Q Q Q Q =+- 求得：3Q =764803.89/h KJ
3Q >0，故应是外界向系统供热。
3. 换热设计
换热采用夹套加热，设夹套内的过热水蒸气由130℃降到110℃，温差为20℃。
水蒸气的用量
忽略热损失，则水的用量为
()12o po Q m c T T =- 2po c a bT cT =++
1129.16a J mol K --=?? 31214.4910b J mol K ---=??? 6132.02210c J mol K ---=-???
12403383
39322
T T T K ++=
== 36229.1614.4910393 2.02210393po c --=+??-??
29.16 5.69460.3123=+-
1134.5423J mol K --=?? 111.92KJ Kg K --=??
h kg T T c Q m p /77.19916)
383403(92.189
.764803)(21030=-?=-=
四. 反应釜釜体设计
1. 反应器的直径和高度
在已知搅拌器的操作容积后，首先要选择罐体适宜的高径比（H/Di ），以确定罐体的直径和高度。选择罐体高径比主要考虑以下两方面因数：
1、高径比对搅拌功率的影响：在转速不变的情况下，3i D p α（其中D —搅拌器直径，P —搅拌功率），P 随釜体直径的增大，而增加很多，减小高径比只能无谓地消耗一些搅拌功率。因此一般情况下，高径比应选择大一些。
2、高径比对传热的影响：当容积一定时，H/Di 越高，越有利于传热。
???
?
??≈
≈
i i i D H D H D V 32
44
π
π
代入数据得 m D i 23.3= 取标准mm m D i 32002.3==
mm m D V H i
338038.34
2.361.481.31422==?-=?-=
ππυ
釜体高径比的复核
07.13200
4033802=+=+=i i D h H D H ，满足要求 2. 筒体的壁厚
设计参数的确定
P=0.4MPa ，取反应器的设计压力
Pc=1.1P=1.1×0.4MPa=0.44MPa
该反应釜的操作温度为100℃，设计温度为120℃。
材质选用16MnR ，16MnR 材料在120℃是的许用应力[σ]t=147MPa 取焊缝系数φ=1.0（双面对接焊，100％无损探伤） 腐蚀裕量C 2=2mm 根据式 []22C P D P C
t
i C d +-=φσδ
得 mm d 80.6244
.00.114723200
44.0=+-???=
δ
考虑到钢板厚度负偏差圆整后，mm C 6.01= ，取mm n 8=δ 水压试验
水压试验时的应力为 e
e i T T D P δδσ2)
(+=
[]
[]MPa P P t
c T 56.0147
150
44.025.125.1=?
?==σσ 取MPa P T 6.0=
mm C n e 4.5)26.0(8=+-=-=δδ 代入得 MPa T 1664
.52)
4.53200(56.0=?+?=
σ
16MnR 的屈服极限MPa S 345=σ
MPa s 3110.13459.09.0=??=φσ
φσσs T 9.0<
水压试验时满足强度要求。 水压试验的操作过程：
在保持釜体表面干燥的条件下，首先用水将釜体内的空气排空，再将水的压力缓慢升至0.55MPa ，保压不低于30min ，然后将压力缓慢降至0.44MPa ，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压将釜体内的水排净，用压缩空气吹干釜体。若质量不合格，修补后重新试压直至合格为止。水压试验合格后再做气压试验。
3. 釜体封头厚度
设计厚度
[]22C P D P C
t
i C d +-=
φσδ
20
.114723200
44.0+???=
mm 80.6=
考虑到钢板厚度负偏差圆整后，mm C 6.01= ，取mm n 8=δ
五. 反应釜夹套的设计
1. 夹套DN 、PN 的确定
由夹套的筒体内径与釜体内径之间的关系可知：
mm
D D i j 34002003200200=+=+=
由设备设计条件可知，夹套内介质的工作压力为常压，取PN=0.25MPa
2. 夹套筒体的壁厚
由于压力不高所以夹套的材料选用Q235—B 卷制，Q235—B 材料在120℃是的许用应力[σ]t=113MPa
取焊缝系数φ=1.0（双面对接焊，100％无损探伤） 腐蚀裕量C 2=2mm 设计厚度
[]22C P D P C
t
i C d +-=
φσδ
225
.00.111323400
25.0+-???=
mm 77.5=
考虑到钢板厚度负偏差圆整后，mm C 6.01= ，取mm n 7=δ
按钢制容中DN=3400mm 的壁厚最小不的小于8mm 所以取mm n 8=δ
3. 夹套筒体的高度
m D v
fV H i j 59.22.34
61
.481.318.04
2
2
=?-?=
-=
π
π
4. 夹套的封头厚度
夹套的下封头选标准椭球封头，内径与筒体（mm D j 3400=）相同。夹套的上封头选带折边形的封头，且半锥角?=45α。 计算厚度
[]mm C P D P c
t
i
c n 76.5225
.05.0111323400
25.05.022=+?-???=
+-Φ=
σδ
考虑到钢板厚度负偏差圆整后，mm C 6.01= ，取mm n 7=δ
按钢制容中DN=3400mm 的壁厚最小不的小于8mm 所以取mm n 8=δ
带折边锥形封头的壁厚
考虑到风头的大端与夹套筒体对焊，小端与釜体筒体角焊，因此取封头的壁厚与夹套筒体壁厚一致，即mm n 8=δ 水压试验
水压试验时的应力为 e
e i T T D P δδσ2)
(+=
[][]MPa P P t
c
T 31.0125.025.125.1=??==σσ，且不得小于（P+0.1）=0.35MPa
所以取MPa P T 35.0=
mm C n e 4.5)26.0(8=+-=-=δδ
代入得 MPa T 4.1104
.52)
4.53200(3
5.0=?+?=
σ
Q235—B 的屈服极限
MPa s 235=σ
MPa s 2120.12359.09.0=??=φσ
φσσs T 9.0<
水压试验时满足强度要求。 水压试验的操作过程：
在保持釜体表面干燥的条件下，首先用水将釜体内的空气排空，再将水的压力缓慢升至0.35MPa ，保压不低于30min ，然后将压力缓慢降至0.275MPa ，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压将釜体内的水排净，用压缩空气吹干釜体。若质量不合格，修补后重新试压直至合格为止。水压试验合格后再做气压试验。
六. 搅拌器的选型
搅拌设备规模、操作条件及液体性质覆盖面非常广泛，选型时考虑的因素很多，但主要考虑的因素是介质的黏度、搅拌过程的目的和搅拌器能造成的流动形态。
同一搅拌操作可以用多种不同构型的搅拌设备来完成，但不同的实施方案所需的设备投资和功率消耗是不同的，甚至会由成倍的差别。为了经济高效地达到搅拌的目的，必须对搅拌设备作合理的选择。根据介质黏度由小到大，各种搅拌器的选用顺序是推进式、涡轮式、桨式、锚式和螺带式。
根据搅拌目的选择搅拌器的类型：均相液体的混合宜选推进式，器循环量大、耗能低。制乳浊液、悬浮液或固体溶解宜选涡轮式，其循环量大和剪切强。气体吸收用圆盘涡轮式最适宜，其流量大、剪切强、气体平稳分散。对结晶过程，小晶粒选涡轮式，大晶粒选桨叶式为宜。根据以上本反应釜选用圆盘式搅拌器。
1. 搅拌桨的尺寸及安装位置
叶轮直径与反应釜的直径比一般为0.2 ~0.5，一般取0.33，所以叶轮的直径
0.330.3332001056i d D mm
==?=，取1000d mm =；
叶轮据槽底的安装高度
1 1.0 1.010001000H d mm
==?=；
叶轮的叶片宽度0.20.21000200W d mm ==?=，取200W mm =； 叶轮的叶长度0.250.251000225l d mm ==?=，取250l mm =； 液体的深度
1 1.03200m
H H m ==；
挡板的数目为4，垂直安装在槽壁上并从槽壁地延伸液面上，挡板宽度
0.10.13200320mm
b W D ==?=
桨叶数为6，根据放大规则，叶端速度设为4.3m/s,则搅拌转速为：
4.3 4.3
1.52/3.14 1.0n r s d π=
==?，取 1.5/n r s =
2. 搅拌功率的计算
采用永田进治公式进行计算：
4
2.15710/Pa s μ-=? 2264
1.0 1.51020
7.09103002.15710e d n R ρ
μ
-??=
==?>?
221.5 1.0
0.229
9.81r n d F g ?===[13]
由于e R 数值很大，处于湍流区，因此，应该安装挡板，一消除打旋现象。功率计算需要知到临界雷诺数ec R ，用ec R 代替e R 进行搅拌功率计算。ec R 可以查表上湍流一层流大的转折点得出。查表知：8.6=φ
所以功率：KW d n P 4.230.15.110208.65353=???==φρ，取KW P 24=
3. 搅拌轴的的初步计算
搅拌轴直径的设计
（1）电机的功率P ＝27KW ，搅拌轴的转速n=90r/min ，根据文献，取用材料为1Cr18Ni9Ti ，[]MPa 40=τ，剪切弹性模量MPa G 4101.8?=，许用单位扭转角[]θ＝1°/m 。
由n P m 6
10553.9?=得：m N mm N m /1486/10486.190
14
10553.966=?=??=利用截面法得：)/(90
14
10553.96max mm N m M T ??==
由[]ττ≤=
P T W M max 得：[]40
9014
10553.910553.966???=?≥τn P W P
搅拌轴为实心轴，则：40
9014
10553.92.063???≥≥d W P
mm d 05.57≥ 取mm d 60= （2）搅拌轴刚度的校核：由
3
max max 4
p 180
10J 32
T p M GJ d θπ
π=
??=
刚度校核必须满足：
[]
max θθ≤，即：
57.2d mm ≥
==
所以搅拌轴的直径取d ＝60mm 满足条件。 搅拌抽临界转速校核计算
由于反应釜的搅拌轴转速min /90r n =＜min /200r ，故不作临界转速校核计算。
联轴器的型式及尺寸的设计
由于选用摆线针齿行星减速机，所以联轴器的型式选用立式夹壳联轴节（D 型）。标记为：DN 40 HG 21570—95。
结论
依据GB150-1988《钢制压力容器》，反应器尺寸为体积为381.31m ，反应釜高为3380mm ，内径3200mm ，达到实际要求，完成设计任务。
主要符号一览表
V——反应釜的体积
t——反应时间
——反应物A的起始浓度
c
A0
c
——反应物的B起始浓度
B0
——反应物S的起始浓度
c
S0
f——反应器的填充系数
D
——反应釜的内径
i
H——反应器筒体的高度
h
——封头的高度
2
P——操作压力
P
——设计压力
c
φ——取焊缝系数
[σ]t——钢板的许用应力
——钢板的负偏差
C
1
——钢板的腐蚀裕量
C
2
S——筒壁的计算厚度
——筒壁的名义厚度
S
n
——反应器夹套筒体的高度
H
j
v——封头的体积
P
——水压试验压力
T
——夹套的内径
D
j
Q——乙酸的用量
——单位时间的处理量
Q
目录 1 装置简介 (2) 1.1 反应釜结构 (2) 1.2 技术参数 (2) 1.3 控制箱组成 (2) 1.4 控制箱工作原理 (4) 2 安装要求 (4) 3 操作步骤 (5) 3.1 检查工作 (5) 3.2 温度整定 (5) 3.3 实验步骤 (6) 4 安全注意事项 (7)
1 装置简介 该类型反应釜，适用于一定压力和温度下的化学反应的反应装置。与物料接触的零件均采用不锈钢耐腐蚀材料做成，能够满足多种物料在额定压力和额定温度范围内进行化学反应的要求，是进行各种化学反应试验的理想装置。 1.1 反应釜结构 本反应釜由反应容器、电加热炉、安全爆破片、针型阀、控制箱等部件组成。反应容器是由不锈钢制成的釜体和釜盖组成，釜体与釜盖采用法兰连接。 釜盖上设有压力表和爆破片，进气（液）阀，取样（出料）阀，冷却水管接头及测温铂电阻插口。爆破片一般在购买时已与用户定好使用压力，当用户使用中超过规定的压力时会发生爆破泄压，以保护其他承受部件的安全。加热电炉为螺旋形电热管，该电热管经缩管工艺将电阻丝固定在绝缘材料之中，绝缘性能好，使用寿命长。 本釜配带控制箱，控制箱中的温度仪与插入釜体中的测温铂电阻联接由PID 控制，从而实现温度的目标控制，控温精度达到±0.5%。 1.2 技术参数 公称容积35L 全容积40L 设计压力 2.5MPa 工作压力 1.5MPa 设计温度220℃工作温度200℃ 材质S31603 加热功率9 KW 加热方式油浴电加热控温精度±1℃ 1.3 控制箱组成 本控制仪为箱体结构，前面板装有智能温度控制仪（1）、通电工作计时表（2）、电加热电压表（3）、加热调压电位器（4）、电源开关（5）、夹套温度显示（6）。 后面板装有电源进线插座（7）、电加热输出接线端子（8）、测温铂电阻进线插座（9、10）、电源保险丝座（11）。
有搅拌装置的夹套反应釜 前言 《化工设备机械基础》化学工程、制药工程类专业以及其他相近的非机械类专业，对化下设备的机械知识和设计能力的要求而编写的。通过此课程的学习，是通过学习使同学掌握基本的设计理论并具有设计钢制的、典型的中、低、常压化工容器的设计和必要的机械基础知识。 化工设备机械基础课程设计是《化工设备机械基础》课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是学生体察工程实际问题复杂性，学习初次尝试化工机械设计。化工设计不同于平时的作业，在设计中需要同学独立自主的解决所遇到的问题、自己做出决策，根据老师给定的设计要求自己选择方案、查取数据、进行过程和设备的设计计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的比较分析，择优选定最理想的方案和合理的设计。 化工设备课程设计是培养学生设计能力的重要实践教学环节。在教师指导下，通过裸程设计，培养学生独立地运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识，综合地分析和解决生产实际问题的能力。因此，当学生首次完成该课程设计后，应达到一下几个目的： ⑴熟练掌握查阅文献资料、收集相关数据、正确选择公式，当缺乏必要的数据时，尚需要自己通过实验测定或到生产现场进行实际查定。 ⑵在兼顾技术先进性、可行性、经济合理的前提下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常、安全可
行所需的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。 ⑶准确而迅速的进行过程计算及主要设备的工艺设计计算及选型。 ⑷用精炼的语言、简洁的文字、清晰地图表来表达自己的设计思想和计算结果。 化工设备机械基础课程设计是一项很繁琐的设计工作，而且在设计中除了要考虑经济因素外，环保也是一项不得不考虑的问题。除此之外，还要考虑诸多的政策、法规，因此在课程设计中要有耐心，注意多专业、多学科的综合和相互协调。
聚氯乙烯反应釜设计 1 前言 我国pvc生产企业平均规模为年产8万多吨，pvc生产处于低垄断状态。由于国产化pvc 生产技术的成熟，在很大程度上降低了行业进入门槛。行业内和行业外企业为追求较高利润，竞相建设和扩产, 近几年国pvc热的显著特征是大干快上。所谓大是指规模大，新建改扩建项目年生产规模动辄十万吨以上，二三十万吨以上也不少见。未来pvc生产企业规模将向40万~80万t/a大规模水平发展，规模小的企业将由于技术水平较低、污染严重、生产成本高、竞争能力弱而逐步被淘汰。 我国pvc行业采用大型聚合釜生产装置成为近年来明显的发展趋势，前几年北京化二在消化吸收国外引进的先进技术的基础上，不断摸索实践，成功实现了70m3聚合釜成套工艺及关键技术的国产化，并在国内很多聚氯乙烯生产企业进行了推广应用。70m3聚合釜由于长径比适中、生产强度大、换热能力好、运输方便、综合性能好，在建设10万t/a的聚氯乙烯生产装置时具有较好的综合经济效益，但随着新建或扩建聚氯乙烯生产装置规模越来越大，如建设20万t/a以上生产装置，需要采用至少2条生产线，采用70m3聚合釜就存在设备投资较大建设费用和运行费用较高、单釜生产能力偏低、控制不方便等不足，目前不少厂家在进行二期或三期,扩建项目时，首选是采用100m3以上聚氯乙烯大型反应釜。在这种背景下，开发新型聚合釜及成套工艺技术就成为必然的趋势。大型反应釜的开发不是简单的容积扩大，而是综合技术的体现，涉及到多个领域的技术合作。北京化二与上海森松公司吸收 国内外先进技术和实践经验，对聚合釜容积的选型、换热方式、搅拌结构和方式、关键配件选择等进行了认真的讨论研究并进行了严格的计算，研制和开发了100m3型聚合釜（该聚合釜正在申请专利），北京化二在吸收国内外各种先进工艺技术的基础上，开发了拥有自主知识产权的成套工艺技术。
宁夏大学 课程设计说明书 题目: 夹套反应釜设计 院系：机械工程学院 专业班级：过控10-2班 学号： 学生姓名：马学良 指导教师：贺华 2013-6-27
宁夏大学课程设计（论文）任务书 机械工程学院过控教研室
年月日
目录 一、设计条件及设计内容分析 (1) 二、搅拌容器尺寸的确定及结构选型 (2) 搅拌釜直径设计计算 (2) 筒体厚度的计算 (2) 筒体封头的设计 (3) 筒体长度H的设计 (4) 外压筒体的壁厚确定 (4) 外压封头的壁厚的设计 (5) 三、夹套尺寸的设计计算 (5) 夹套公称直径DN的确定 (5) 夹套筒体壁厚的设计 (6) 夹套筒体长度H的计算 (6) 夹套封头的设计 (6) 四、反应釜附件的选型及尺寸设计 (7) 封头法兰的设计 (7) 封头法兰尺寸及结构 (7) 封头法兰密封面的选型 (8) 工艺接管 (9) 工艺接管尺寸的确定 (9) 接管垫片尺寸及材质 (11) 手孔的设计 (12) 视镜的选型 (13) 五、搅拌装置的选型与尺寸设计计算 (14) 搅拌轴直径的初步计算 (14) 搅拌轴直径的设计 (14) 搅拌轴刚度的校核 (14) 搅拌轴轴承的选择 (14) 联轴器的选择 (15) 搅拌器的设计 (16) 挡板的设计与计算 (17) 六、传动装置的选型和尺寸计算 (17)
凸缘法兰的选型 (17) 安装底盖的选型 (18) 机架的选型 (19) 安装底盖与密封箱体、机架的配置 (19) 电动机的选型 (20) 减速器的选型 (21) 搅拌轴长度的设计 (21) 搅拌轴的结构 (21) 支座的计算 (21) 密封形式的选择 (23) 七、焊接的形式与尺寸 (24) 八、开孔补强计算 (26) 封头开手孔后削弱的金属面积的计算 (26) 接管起补强作用金属面积的计算 (27) 焊缝起补强作用金属面积的计算 (27) 九、反应釜釜体及夹套的压力试验 (27) 釜体的液压试验 (27) 水压试验压力的确定 (27) 水压试验的强度校核 (28) 压力表量程 (28) 水压试验的操作过程 (28) 釜体的气压试验 (28) 气体实验压力的确定 (28) 气压试验的强度校核 (28) 气压试验的操作过程 (29) 夹套的液压试验 (29) 水压试验压力的确定 (29) 水压试验的强度校核 (29) 压力表量程 (29) 液压试验的操作过程 (29) 十、反应釜的装配图（见大图） (29) 课程设计总结 (30) 参考文献 (31)
课程设计说明书 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 设计时间：
要求与说明 一、学生采用本报告完成课程设计总结。 二、要求文字（一律用计算机）填写，工整、清晰。所附设备安 装用计算机绘图画出。 三、本报告填写完成后，交指导老师批阅，并由学院统一存档。
目录 一、设计任务书 (5) 二、设计方案简介 (6) 1.1罐体几何尺寸计算 (7) 1.1.1确定筒体内径 (7) 1.1.2确定封头尺寸 (8) 1.1.3确定筒体高度 (9) 1.2夹套几何计算 (10) 1.2.1夹套内径 (10) 1.2.2夹套高度计算 (10) 1.2.3传热面积的计算 (10) 1.3夹套反应釜的强度计算 (11) 1.3.1强度计算的原则及依据 (11) 1.3.2按内压对筒体和封头进行强度计算 (12) 1.3.2.1压力计算 (12) 1.3.2.2罐体及夹套厚度计算 (12) 1.3.3按外压对筒体和封头进行稳定性校核 (14) 1.3.4水压试验校核 (16) （二）、搅拌传动系统 (16) 2.1进行传动系统方案设计 (17) 2.2作带传动设计计算 (17) 2.2.1计算设计功率Pc (17) 2.2.2选择V形带型号 (17) 2.2.3选取小带轮及大带轮 (17) 2.2.4验算带速V (18) 2.2.5确定中心距 (18) (18) 2.2.6 验算小带轮包角 1 2.2.7确定带的根数Z (18) 2.2.8确定初拉力Q (19) 2.3搅拌器设计 (19) 2.4搅拌轴的设计及强度校核 (19) 2.5选择轴承 (20) 2.6选择联轴器 (20) 2.7选择轴封型式 (21) （三）、设计机架结构 (21) （四）、凸缘法兰及安装底盖 (22) 4.1凸缘法兰 (22) 4.2安装底盖 (23) （五）、支座形式 (24) 5.1 支座的选型 (24) 5.2支座载荷的校核计算 (26)
2007届毕业生毕业设计说明书 题目: 植物油反应釜的设计 院系名称: 专业班级: 学生姓名:学号: 指导教师:教师职称: 2007 年05 月20 日
目录 1.前言 (1) 1.1.反应釜概况 (2) 1.2.混合与搅拌的作用 (2) 1.3.本课题的目的和内容 (4) 2. 方案论证 (5) 3. 设计进度安排及要完成任务……………………………………………………………… 6 4. 设计计算书 (7) 4.1. 已知参数 (7) 4.2. 总体方案制定 (8) 4.2.1. 用气量计算和主要尺寸的确定 (8) 4.2.2. 传动设计 (9) 5. 轴封安装和操作注意事项 (15) 6. 设备的维护和保养 (15) 结束语 (16) 致谢 (17) 参考文献 (18)
前言 毕业设计是我们走向工作岗位前的一次练兵,是对大学四年所学知识的一次完整的总结,通过毕业设计,我们应从了解机械设计和创新的一般程序,并且通过现场观摩和学习,不但使自己在专业上提高一个档次,并且在这个学习的过程中增长知识,所以毕业设计具有非常重要的意义.为此,我们在导师的安排下,通过互联网、专业期刊,以及实物资料、实地考察等的查询、收集,分析了解初步掌握了关于进行此次设计的资料题材. 作为机械设计专业的学生,理所当然做的是机械制造方面的设计.为了达到学习、演练、测试的目的,依据学校的指导精神和指导教师对我们毕业设计的要求,我们选择了反应釜参数化设计.该课题属于中等偏难的题目,当然,我们还不具备凭空想象来设计出一个全新的机器的能力,我们的主要任务是对该设备做改进式的设计,丰富产品系列,对设备存在的不足之处进行改进、完善.首先在做之前我们进行了资料的搜集和整理工作,学习了解反应釜的工作原理和结构特点;我们还进行了实地的调研工作,对所设计的题目有了理性和感性的双重认识,以确保我们的设计更合理、更实用. 在设计的具体工作阶段,我们完成了全部数据的理论计算,包括设备的总体设计、方案确定、传动设计等,进行了设计结果的圆整以及强度、使用寿命等内容校核,绘制了设备所有的装配和大部分零件图.这一过程是整个毕业设计的主体过程,也是关键过程,它不仅体现了我们的学习和理解能力,也是对我们动手能力和综合应用知识能力的检验. 我相信,在老师的悉心指导下,通过同学们的帮助和相互间的探讨,我们能够圆满地完成此次毕业设计.
课程设计 资料袋 机械工程学院（系、部） 2012 ~ 2013 学年第二学期 课程名称指导教师职称 学生专业班级班级学号题目酸洗反应釜设计 成绩起止日期 2013 年 6 月 24 日～ 2013 年 6 月 30 日 目录清单 . . .
过程设备设计 设计说明书 酸洗反应釜的设计 起止日期： 2013 年 6 月 24 日至 2013 年 6 月 30 日 学生 班级 学号 成绩 指导教师(签字) 机械工程学院（部） 2013年6月26日
课程设计任务书 2012—2013学年第二学期 机械工程学院（系、部）专业班级 课程名称：过程设备设计 设计题目：酸洗反应釜设计 完成期限：自 2013 年 6 月 24 日至 2013 年 6 月 30 日共 1 周 指导教师（签字）：年月日系（教研室）主任（签字）：年月日 目录
第一章绪论 (4) 1.1 设计任务 (2) 1.2 设计目的 (2) 第二章反应釜设计 (2) 第一节罐体几何尺寸计算 (2) 2.1.1 确定筒体径 (2) 2.1.2 确定封头尺寸 (2) 2.1.3 确定筒体高度 (2) 2.1.4 夹套的几何尺寸计算 (3) 2.1.5 夹套反应釜的强度计算 (4) 2.1.5.1 强度计算的原则及依据 (4) 2.1.5.2 筒及夹套的受力分析 (4) 2.1.5.3 计算反应釜厚度 (5) 第二节反应釜釜体及夹套的压力试验 (6) 2.2.1 釜体的水压试验 (6) 2.2.1.1 水压试验压力的确定 (6) 2.2.1.2 水压试验的强度校核 (6) 2.2.1.3 压力表的量程、水温及水中Cl-的浓度 (6) 2.2.2 夹套的水压试验 (6) 2.2.2.1 水压试验压力的确定 (6) 2.2.2.2 水压试验的强度校核 (6) 2.2.2.3 压力表的量程、水温及水中Cl-的浓度 (6) 第三节反应釜的搅拌装置 (1) 2.3.1 桨式搅拌器的选取和安装 (1) 2.3.2 搅拌轴设计 (1) 2.3.2.1 搅拌轴的支承条件 (1) 2.3.2.2 功率 (1) 2.3.2.3 搅拌轴强度校核 (2) 2.3.2.4 搅拌抽临界转速校核计算 (2) 2.3.3 联轴器的型式及尺寸的设计 (2) 第四节反应釜的传动装置与轴封装置 (1) 2.4.1 常用电机及其连接尺寸 (1) 2.4.2 减速器的选型 (2) 2.4.2.1 减速器的选型 (2) 2.4.2.2 减速机的外形安装尺寸 (2) 2.4.3 机架的设计 (3) 2.4.4 反应釜的轴封装置设计 (3) 第五节反应釜其他附件 (1) 2.5.1 支座 (1) 2.5.2 手孔和人孔 (2) 2.5.3 设备接口 (3) 2.5.3.1 接管与管法兰 (3) 2.5.3.2 补强圈 (3) 2.5.3.3 液体出料管和过夹套的物料进出口 (4) 2.5.3.4 固体物料进口的设计 (4) 第六节焊缝结构的设计 (7) 2.6.1 釜体上的主要焊缝结构 (7) 2.6.2 夹套上的焊缝结构的设计 (8) 第三章后言............................................................. 错误!未定义书签。 3.1 结束语 ......................................................... 错误!未定义书签。 3.2 参考文献....................................................... 错误!未定义书签。
标准文件 Standard document 1、目的Objective：规范高压反应罐操作，确保反应罐正常处于完好状态以及满足安全、生产的要求。 2、范围Scope：适用于公司所有高压反应罐的操作。 3、职责Responsibilities： 3.1 培训职责：本文件起草人或审核人或批准人负责对工程项目部、生产车间负责人进行本规程培训；以上部门负责人对其部门人员进行本规程培训。 3.2 工程项目部负责制定本规程，生产车间负责人负责监督本规程的实施，生产操作人员对本规程的实施负责。 4、定义Definition：无。 5、程序Procedures： 5.1 操作规程 5.1.1每次开机前操人员都要检查各电器线路、阀门管线，确保无问题。开机前先开冷却水，运行过程中以及设备内部有较高温度的情况下，要一直保持畅通，不得断水。防止内外磁转子高温退磁。 5.1.2运行时，每班都要设专人负责。运行时(包括试运行)时操作人员不得擅自离开工作台。 5.1.3经常检查减速机的润滑油，确保油量在标定范围内。 5.1.4磁力耦合器应定时加注高温润滑脂（按公司指定厂家产品或同类型号的），加注时设备应停止运行，禁止带压、带温加油。 5.1.5检查压力表是否归零，指针是否灵活。管道阀门应良好有效，以做到有控制的、缓缓的加压。
5.1.6严禁超压超温运行。反应釜的工作压力参数不得超过额定值。 5.2. 运行 5.2.1严禁超温超压运行，反应釜的工作参数不得超过额定值。 5.2.2反应釜在任何情况下都不能空转。当转速大于100r∕min时，电机减速机不得在工作转速下启动，应使变频器缓慢提速。防止磁力耦合器脱齿损坏。 5.2.3每次工作完毕后，应切断电源。 6、参考资料References：无。 7、相关记录和文件Documents and Records：无。 8、变更/修订记录Changes / revision records： The following is blank
过程控制系统课程设计 课题：反应釜温度控制系统 系别：电气与控制工程学院 专业：自动化 姓名：彭俊峰 学号：092413238 指导教师：李晓辉 河南城建学院 2016年6月15日
引言 (1) 1系统工艺过程及被控对象特性选取 (2) 1.1 被控对象的工艺过程 (2) 1.2 被控对象特性描述 (4) 2 仪表的选取 (5) 2.1过程检测与变送器的选取 (5) 2.2执行器的选取 (6) 2.2.1执行器的选型 (7) 2.2.2调节阀尺寸的选取 (7) 2.2.3调节阀流量特性选取 (7) 2.3控制器仪表的选择 (8) 3.控制方案的整体设定 (10) 3.1控制方式的选择 (10) 3.2阀门特性及控制器选择 (10) 3.3 控制系统仿真 (12) 3.4 控制参数整定 (13) 4 报警和紧急停车设计 (14) 5 结论 (15) 6 体会 (16) 参考文献 (17)
反应器是任何化学品生产过程中的关键设备，决定了化工产品的品质、品种和生产能力。釜式反应器是一种最为常见的反应器，广泛的应用于化工生产的各个领域。釜式反应器有一些非常重要的过程参数，如：进料流量（进料流量比）、液体反应物液位、反应压力、反应温度等等。对于这些参数的控制至关重要，其不但决定着产品的质量和生产的效率，也很大程度上决定了生产过程的安全性。 由于非线性和温度滞后因素很多，使得常规方法对釜式反应器的控制效果不是很理想。本文以带搅拌釜式反应器的温度作为工业生产被控对象，结合PID 控制方式，选用FX2N-PLC温度调节模块，同时为了提高系统安全性，设计了报警和紧急停车系统，最终设计了一套反应釜氏的温度过程控制系统。
本科毕业设计（论文）开题报告 题目：1立方米反应釜设计 学生姓名学号1103020402 教学院系机电工程学院 专业年级2011级过程装备与控制工程 指导教师职称 单位西南石油大学
1.概述 1.1反应釜的结构组成和材料选择 1.1.1反应釜的结构组成 反应釜由釜体、釜盖、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置、支承等组成。搅拌装置在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶，也可根据用户的要求任意选配。釜壁外设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。支承座有支承式或耳式支座等。转速超过160转以上宜使用齿轮减速机.开孔数量、规格或其它要求可根据用户要求设计、制作。 1.通常在常压或低压条件下采用填料密封，一般使用压力小于2公斤。 2.在一般中等压力或抽真空情况会采用机械密封，一般压力为负压或4公斤。 3.在高压或介质挥发性高得情况下会采用磁力密封，一般压力超过14公斤以上。除了磁力密封均采用水降温外，其他密封形式在超过120度以上会增加冷却水套。 根据任务书要求，采用夹套换热。 1.1.2反应釜的材料选择 反应釜材质一般有碳锰钢、不锈钢、锆、镍基（哈氏、蒙乃尔）合金及其它复合材料。反应釜可采用SUS304、SUS316L等不锈钢材料制造。 根据工作介质是否具有腐蚀性，工作温度与压力，性价比等，参照《化工设备用钢》进行具体选材。 1.2.反应釜的工作原理和工艺流程 1.2.1反应釜的工作原理 在内层放入反应溶媒可做搅拌反应，夹层可通上不同的冷热源（冷冻液，热水或热油）做循环加热或冷却反应。通过反应釜夹层，注入恒温的（高温或低温）热溶媒体或冷却媒体，对反应釜内的物料进行恒温加热或制冷。同时可根据使用要求在常压或负压条件下进行搅拌反应。物料在反应釜内进行反应，并能控制反应溶液的蒸发与回流，反应完毕，物料可从釜底的出料口放出，操作极为方便。 1.2.2反应釜的工艺流程 反应釜是综合反应容器，根据反应条件对反应釜结构功能及配置附件的设计。从开始的进料-反应-出料均能够以较高的自动化程度完成预先设定好的反应步骤，对反应过程中的温度、压力、力学控制（搅拌、鼓风等）、反应物/产物浓度等重要参数进行严格的调控。 1.3反应釜的失效形式
过程控制系统课程课题：反应釜温度控制系统 系另I」：电气与控制工程学院 专业：自动化_____________ 姓名： ________ 彭俊峰_____________ 学号：__________________ 指导教师： _______ 李晓辉_____________ 河南城建学院 2016年6月15日
反应器是任何化学品生产过程中的关键设备，决定了化工产品的品质、品种和生产能力。釜式反应器是一种最为常见的反应器，广泛的应用于化工生产的各个领域。釜式反应器有一些非常重要的过程参数，如：进料流量（进料流量比）、液体反应物液位、反应压力、反应温度等等。对于这些参数的控制至关重要，其不但决定着产品的质量和生产的效率，也很大程度上决定了生产过程的安全性。 由于非线性和温度滞后因素很多，使得常规方法对釜式反应器的控制效果不是很理想。本文以带搅拌釜式反应器的温度作为工业生产被控对象，结合PID 控制方式，选用FX2N-PLC 调节模块，同时为了提高系统安全性，设计了报警和紧急停车系统，最终设计了一套反应釜氏的温度过程控制系统。
1系统工艺过程及被控对象特性选取 被控对象的工艺过程 本设计以工业常见的带搅拌釜式反应器（CSTR）为过程系统被控对象。 反应器为标准3盆头釜，反应釜直径1000mm,釜底到上端盖法兰高度1376mm, 反应器总容积，耐压。为安全起见，要求反应器在系统开、停车全过程中压力不超过。反应器压力报警上限组态值为。反应器的工艺流程如图1-1所示。 S8Q A a珑厲娜口 图1-1釜式反应器工艺流程图 该装置主要参数如表1-1所示。各个阀门的设备参数如表1-2所示，其中，D g为阀门公称直径、K v为国际标准流通能力。 表1-1主要测控参数表
夹套反应釜设计计算说明书 一、罐体和夹套设计计算 罐体几何尺寸计算 选择筒体和封头的形式 选择圆柱筒体及椭圆形封头。 确定筒体内径 已知设备容积要求，按式（4-1）初选筒体内径： 式中，V=，根据【2】38页表4-2，常反应物料为液-液类型， i =H 1/D 1=1～，取 i =，代入上式，计算得 1D ? 将D 1的估算值圆整到公称直径系列，取D 1=1100mm ， 确定封头尺寸 标准椭圆形封头尺寸查附表4-2，DN=1100mm ，选取直边高度h 2=25mm 。 确定筒体高度 当D 1=1100mm, h 2=25mm 时，由【2】附表D-2查得椭圆形封头的容积V 封= m 3，由附表D-1查得筒体1m 高的容积V 1m = m 3，按式（4-2）: H 1=(V-V 封)/V 1m =（）/= 考虑到安装的方便，取H 1=，则实际容积为 V= V 1m ×H 1+ V 封=×+= m 3 夹套几何尺寸计算 3 14i V D π ?罐体结构示意图
选择夹套结构 选择【2】39页图4-4 (b)所示结构。 确定夹套直径 查【2】表4-3, D 2= D 1+100=1100+100=1200mm 。套封头也采用椭圆形并与夹套筒体取相同直径。 确定夹套高度 装料系数η=操作容积/全容积== 按式4-4计算夹套高度： H 2≥(ηV- V 封)/ V 1m =× m 取H 2=750mm 。选取直边高度h 2=25mm 。 校核传热面积 查【2】附表D-2，由D 1=1100mm ，得罐体封头表面积F 1封= m 2 查【2】附表D-1，一米高筒体内表面积F 1m = m 2 校核传热面积： 实际总传热面积F=F 筒+ F 1封=F 1m ×H 2 +F 1封=×+= m 2> m 2，可用。 罐体及夹套的强度计算 确定计算压力 按工艺条件，罐体内设计压力P 1=；夹套内设计压力P 2= 液体静压力P 1H =ρgH 2×10-6=1000×××10-6=，取P 1H = 计算压力P 1c =P 1+P 1H =+= 夹套无液体静压，忽略P 2H ，故P 2c =P 2。 选择设备材料 分析工艺要求和腐蚀因素，决定选用Q235-A 热轧钢板，其中100℃-150℃下的许用应力为：[ó]t =113Mpa 。 罐体筒体及封头壁厚计算 罐体筒体壁厚的设计厚度为 []2 2c i d t c p D C p δσ?= +-
反应釜设计程序 (1)确定反应釜操作方式根据工艺流程的特点，确定反应釜是连续操作还是间歇操作。 (2)汇总设计基础数据工艺计算依据如生产能力、反应时间、温度、装料系数、物料膨胀比、投料比、转化率、投料变化情况以及物料和反应产物的物性数据、化学性质等。 (3)计算反应釜体积 (4)确定反应釜设计（选用）体积和台数。 如系非标准设备的反应釜，则还要决定长径比以后再校算，但可以初步确定为一个尺寸，即将直径确定为一个国家规定的容器系列尺寸。 (5)反应釜直径和筒体高度、封头确定。 (6)传热面积计算和校核。 (7)搅拌器设计。 (8)管口和开孔设计。 (9)画出反应器设计草图（条件图），或选型型号。 3.设计要求（1）进行罐体和夹套设计计算；（2）选择接管、管法兰、设备法兰；（3）进行搅拌传动系统设计；（4）设计机架结构；（5）设计凸缘及选择轴封形式；（6）绘制配料夹套反应釜的总装配图；（7）从总装图中测绘一张零件图或一张部件图。1罐体和夹套的设计1.1 确定筒体内径表4-2 几种搅拌釜的长径比i值搅拌釜种类设备内物料类型长径比i值一般搅拌釜液-固相或液-液相物料i＝1～1.3气-液相物料i＝1～2发酵罐类I＝1.7～2.5 当反应釜容积V小时，为使筒体内径不致太小，以便在顶盖上布置接管和传动装置，通常i取小值，此次设计取i＝1.1。一般由工艺条件给定容积V、筒体内径按式4-1估算：得D=1366mm.式中V－－工艺条件给定的容积，；i——长径比，（按照物料类型选取，见表4-2）由附表4-1可以圆整＝1400，一米高的容积＝1.539 1.2确定封头尺寸椭圆封头选取标准件，其形式选取《化工设备机械基础课程设计指导书》图4-3，它的内径与筒体内径相同，釜体椭圆封头的容积由附表4-2 ＝0.4362 ，（直边高度取50mm）。1.3确定筒体高度反应釜容积V按照下封头和筒体两部分之容积之和计算。筒体高度由计算H1==（2.2-0.4362）/1.539=1.146m，圆整高度＝1100mm。按圆整后的修正实际容积由式V=V1m×H1+V封=1.539×1.100+0.4362=2.129 式中；——一米高的容积/m ——圆整后的高度，m。1.4夹套几何尺寸计算夹套的结构尺寸要根据安装和工艺两方面的要求。夹套的内径可根据内径由500~600700~18002000~3000 +50 +100 +200选工艺装料系数=0.6~0.85选取，设计选取＝0.80。1. 4.1夹套高度的计算H2=（ηV-V封）/V1m=0.755m1.4.2.夹套筒体高度圆整为＝800mm。1.4.3罐体的封头的表面积由《化工设备机械基础》附表4-2查的F封=2.345。1.4.4一米高的筒体内表面由《化工设备机械基础》附表4-1查的。F1m=4.401.4.5实际的传热面积F== 5.6665>3，由《化工设备机械基础》式4-5校核5.6665〉3所以传热面积合适。2夹套反应釜的强度计算强度计算的参数的选取及计算均符合GB150-1998《钢制压力容器》的规程。此次设计的工作状态已知时，圆筒为外压筒体并带有夹套，由筒体的公称直径mm，被夹套包围的部分分别按照内压和外压圆筒计算，并取其中较大者。...[ 过程装备夹套反应釜化工机械化工课程设计] 反应釜设计 摘要
齐齐哈尔大学 开题报告 学院 专业班级 学生姓名 指导教师 成绩
毕业设计（论文）开题报告 一、选题的依据、意义和理论或实际应用方面的价值 反应釜是广泛应用于石油化工，化学，制药，高分子合成，冶金，环保等领域的重要设备[1]。因此在工业发展过程中研究反应釜的改进技术会使我们提高工作效率，节省资金和时间。结构简单，加工方便，传质、传热效率高，温度浓度分布均匀，操作灵活性大，便于控制和改变反应条件，适合于多种，小批量生产[2]。适合于各种不同组态组合的反应物料，几乎所有有机合成的单元操作，只要选择适当的溶剂作为反应介质，都可以在釜式反应器内进行[3]。 在实际生产中所遇到的传热过程很少是单一的传热方式，往往是几种基本方式同时出现，这使实际的换热过程很复杂。流体的性质对换热换热器类型的选择将会产生很大的影响，如流体的物理性质，化学性质，结垢情况，以及是否有磨蚀性等因素，都对传热设备的选型有影响[4]。 通过对夹套传热反应装置的研究，可以让我了解当今传热反应装置的分类，以及每一种传热器应用的场合，和对物料的物理性质和化学性质的要求，同时也让我知道了传热器在我国化学工业中的应用。这对我以后的学习打下了坚实的基础。 二、本课题在国内外的研究现状 国内：我国正处于反应釜生产和消费的高速增长期，已广泛应用于石油化工、轻工、食品、酿酒、制药、家电、水电、机械、建筑、市政和各种民用器具中[5]。越来越多的学者致力于夹套传热反应装置的研究，国内由原料能源转变为最终有效利用能源转化率目前只有27%，节能的潜力很大。夹套传热设备总是应用的非常的广泛，在日产千吨的合成氨厂中，各种传热设备约占全厂设备总数的40%左右[6]。随着我国化工业的发展化工生产对反应釜的要求越来越高:1.大容积化，这是增加产量，减少批量之间的质量误差，降低产品成本的有效途径和发展趋势。2.反应釜的搅拌器，已由单一搅拌器发展到双搅拌器或外加泵制循环。3. 以生产连续化和自动化代替笨重的间隙手工操作。4.合理利用热能，选择最佳的工艺操作条件[7]。 国外：反应釜的研究备受各国政府和机构的重视，生产必须严格按照相应的标准加工，检测并试运行。不锈钢反应釜，根据不同的生产工艺、操作条件等，反应釜的设计结构和参数不同[8]。采用新技术，在提高和保证设备质量的前提下降低难度减少维护成本。国外的自动化水平高，在大工厂当中已经实现了电脑自动化生产[9]。外国的许多研究人员也在致力于夹套传热反应装置的研究，其中由美国专家史蒂夫研制出的多孔介质夹套传热反应装置，受到了各个国家的一致好评，把传热效率大大的提升[10]。
课程设计任务书 ..................................................... 错误！未定义书签。 1.1. 1. 设计方案的分析和拟定 (4) 2. 罐体和夹套的设计 (5) 2.1. 罐体和夹套的结构设计 (5) 2.2. 罐体几何尺寸计算 (5) 2.2.1. 确定筒体内径 (5) 2.2.2. 确定封头尺寸 (6) 2.2.3. 确定筒体高度H1 (6) 2.3. 夹套几何尺寸计算 (6) 2.3.1. 确定夹套内径 (6) 2.3.2. 确定夹套高度 (7) 2.3.3. 校核传热面积 (7) 2.4. 夹套反应釜的强度计算 (7) 2.4.1. 强度计算的原则及依据 (7) 2.4.2. 按内压对筒体和封头进行强度计算 (8) 2.4.3. 按外压对筒体和封头进行稳定性校核 (10) 2.4.4. 水压试验校核 (11) 3. 反应釜的搅拌器 (12) 3.1. 搅拌器的选用 (12) 3.2. 挡板 (12) 4. 反应釜的传动装置 (12) 4.1. 电动机、减速机选型 (13)
4.2. 凸缘法兰 (13) 4.3. 安装底盖 (14) 4.4. 机架 (14) 4.5. 联轴器 (14) 4.6. 搅拌轴设计 (14) 5. 反应釜的轴封装置 (16) 6. 反应釜的其他附件 (17) 6.1. 支座 (17) 6.1.1. 确定耳式支座实际承受载荷Q (17) 6.1.2. 确定支座的型号及数量 (18) 6.2. 手孔 (18) 6.3. 设备接口 (18)
设计目的：培养学生把所学“化工机械基础”及其相关课程的理论知识，在设备课程设计中综合地加以运用，把化工工艺条件与化工设备设计有机结合起来，使所学有关机械课程的基本理论和基本知识得以巩固和强化。培养学生对化工设备设计的基本技能以及独立分析问题、解决问题的能力。 设计要求：（1）树立正确的设计思想。（2）要有积极主动的学习态度和进取精神。（3）学会正确使用标准和规范，使设计有法可依、有章可循。（4）学会正确的设计方法，统筹兼顾，抓主要矛盾。（5）在设计中应注意处理好尺寸的圆整，处理好计算与结构设计的关系。 设计内容：设计一台带有搅拌装置的夹套反应釜，包括设备总装配图一张，零部件图一至二张，设计计算说明书一份。 设计任务书 设计参数及要求 容器内夹套内工作压力，Mpa 设计压力，Mpa 0.2 0.3 工作温度，℃ 设计温度，℃<120 <150 介质有机溶剂冷却水或蒸汽全容积V ，m3 2.5 操作容积V1，m3 2.0 传热面积，m37 腐蚀情况微弱 推荐材料不锈钢 搅拌器型式桨式 搅拌速度，r/min <120
微型高压加氢反应釜 微型高压加氢反应釜介绍 微型高压加氢反应釜具有耐高温、耐腐蚀、生产能力强等优点，广泛用于医药、饮料、化工、颜料、树脂、科研等工业部门。反应釜是融合了反应容器，反应条件控制系统，原料进料、产品导出系统的一类生产或实验器械。 微型高压加氢反应釜技术参数 型号SLM50 容积50ml 最高工作温度250℃ 加热方式模块加热 加热功率 1.2KW 搅拌速度0－1200rpm 搅拌方式内部磁力搅拌 最高工作压力标配10Mpa 结构材质标配316L不锈钢 微型高压加氢反应釜详情 世纪森朗微型高压加氢反应釜是实现反应过程的设备，化学反应工程以工业反应器中进行的反应过程为研究对象，运用数学模型方法建立反应器数学模型，研究反应器传递过程对化学反应的影响以及反应器动态特性和反应器参数敏感性，以实现工业反应器的可靠设计和操作控制。 搅拌方式：内部磁力搅拌，不存在轴封泄漏及其保养的问题，确保无泄露旋转部件，试验更加安全。 搅拌电机：原装进口大功率马达，强劲有力，高速稳定。 进气体阀：气体进气针型阀，质量可靠。 取样阀：便于反应过程中随时取样并分析反应进程 排气阀：方便在反应前对系统进行真空处理和置换气体使用，反应结束后作为放空阀. 压力表：实时监测反应压力 温度探头：深入反应釜体内部，实时监测反应温度 加热单元：模块加热，加热快速，控制精确。 世纪森朗微型高压加氢反应釜产品在设计开发、生产制造、安装调试、出厂检验每一个阶段都严格把关，确保每一台反应釜拥有最高的使用性和安全性。同时，北京世纪森朗实验仪器公司技术部非常愿意以专业培训的技术服务队伍向用户提供完美优质的售前技术咨询，与客户进行技术沟通，提供选型帮助；根据客户的实际要求定做特殊的反应釜，提供现场产品技术培训和安装调试及售后期服务。 北京世纪森朗友情提供 https://www.doczj.com/doc/3b4923044.html,
0.95m 3 夹套反应釜设计计算说明书 一、罐体和夹套设计计算 1.1 罐体几何尺寸计算 1.1.1 选择筒体和封头的形式 选择圆柱筒体及椭圆形封头。 1.1.2 确定筒体内径 已知设备容积要求0.95m 3 ，按式（4-1）初选筒体内径： 式中，V=0.95m 3 ，根据【2】38页表4-2，常反应物料为液-液类型， i =H 1/D 1=1～1.3，取 i =1.3，代入上式，计算得 3 31440.95==1.032i 3.14 1.1V D π?? ? 将D 1的估算值圆整到公称直径系列，取D 1=1100mm ， 1.1.3 确定封头尺寸 标准椭圆形封头尺寸查附表4-2，DN=1100mm ，选取直边高度h 2=25mm 。 1.1.4 确定筒体高度 当D 1=1100mm, h 2=25mm 时，由【2】附表D-2查得椭圆形封头的容积V 封=0.1980 m 3 ，由附表D-1查得 筒体1m 高的容积V 1m =0.950 m 3 ，按式（4-2）: H 1=(V-V 封)/V 1m =（0.950-0.198）/0.95=0.7916m 考虑到安装的方便，取H 1=0.9m ，则实际容积为 V= V 1m ×H 1+ V 封=0.950×0.9+0.198=1.053 m 3 1.2 夹套几何尺寸计算 1. 2.1 选择夹套结构 选择【2】39页图4-4 (b)所示结构。 1.2.2 确定夹套直径 查【2】表4-3, D 2= D 1+100=1100+100=1200mm 。套封头也采用椭圆形并与夹套筒体取相同直径。 1.2.3 确定夹套高度 装料系数η=操作容积/全容积=0.9/0.95=0.85 按式4-4计算夹套高度： H 2≥(ηV- V 封)/ V 1m =(0.85×1.053-0.198)/0.95=0.734 m 取H 2=750mm 。选取直边高度h 2=25mm 。 1.2.4 校核传热面积 查【2】附表D-2，由D 1=1100mm ，得罐体封头表面积F 1封=1.3980 m 2 查【2】附表D-1，一米高筒体内表面积F 1m =3.46 m 2 31 4i V D π ?罐体结构示意图
摘要 随着国内聚氯乙烯行业的竞争越来越激烈，小规模聚氯乙烯生产设备将越来越表现出不经济性。考虑到今后国内新建聚氯乙烯生产设备规模至少将在20万t/a 以上，60m3聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术具有很大的推广前景。由于引进国外60m3以上聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术的设备和技术费用相当昂贵，在今后较长一段时期内，国产化60m3聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术将是企业的理想选择。因此，60m3聚氯乙烯反应釜的设计和成套工艺技术的开发，将极大的推动国内PVC行业的技术进步和长远发展。本次毕业设计是设计一个60m3聚氯乙烯反应釜，考虑到了筒体所受的内压和外压，进行了罐体和夹套内压强度计算，对罐体进行了外压强度校核，另外还设计了搅拌装置与传动装置，并对其进行了强度和刚度校核。 关键词：聚氯乙烯; 反应釜；设计 Abstract With 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 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 near 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 60m3PVC reactor.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 strength and stiffness. Key words: PVC; reactor; design