课程设计说明书设计题目夹套搅拌反应器设计
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指导老师耿绍辉
化工设备基础
Nefu.20121228
目录
第一章设计方案简介
1.1反应釜的基本结构
1.2反应釜的机械设计依据
第二章反应釜机械设计的内容和步骤
第三章反应釜釜体的设计
3.1 罐体和夹套计算
3.2厚度的选择
3.3设备支座
3.4手孔
3.5选择接管、管法兰、设备法兰
第四章搅拌转动系统设计
4.1转动系统设计方案
4.2转动设计计算：定出带型、带轮相关计算
4.3选择轴承
4.4选择联轴器
4.5罐体搅拌轴的结构设计、搅拌器与搅拌轴的连接结构设计4.6电动机选择
第五章绘制装配图
第六章绘制大V带轮零件图
第七章本设计的评价及心得体会
第八章参考文献
第一章设计方案简介
搅拌设备在石油、化工、食品等工业生产中应用范围很广，尤其是化学工业中，很多的化工生产或多或少地应用着搅拌操作，化学工艺过程的种种物理过程与化学过程，往往要采用搅拌操作才能得到好的效果。搅拌设备在许多场合时作为反应器来应用的，而带搅拌的反应器则以液相物料为特征，有液-液、液-固、液-气等相反应。
搅拌的目的是：1、使互不相溶液体混合均匀，制备均匀混合液、乳化液、强化传质过程；2、使气体在液体中充分分散，强化传质或化学反应；3、制备均匀悬浮液，促使固体加速溶解、浸取或发生液-固化学反应；4、强化传热，防止局部过热或过冷。所以根据搅拌的不同目的，搅拌效果有不同的表示方法。
搅拌操作分为机械搅拌和气流搅拌。气流搅拌是利用气体鼓泡通过液体层，对液体产生搅拌作用，或使气泡群以密集状态上升借所谓气升作用促进液体产生对流循环。与机械搅拌相比，仅气泡的作用对液体所进行的搅拌时比较弱的，所以在工业生产，大多数的搅拌操作均是机械搅拌。本设计实验要求的就是机械搅拌搅拌器设备的设计遵循以下三个过程：1根据搅拌目的和物理性质进行搅拌设备的选型。2在选型的基础进行工艺设计与计算。3进行搅拌设备的机械设计与费用评价。在工艺与计算中最重要的是搅拌功率的计算和传热计算。
1.1反应釜的基本结构
反应釜是化工生产中常用的典型设备，一台反应釜大致由：釜底部分、传热、搅拌、转动及密封等装置组成。
釜底部分有包容物料反应的空间，由筒体及上下封头所组成。传热装置是为了送入或带走热量。搅拌装置由搅拌器及搅拌轴所组成。为使搅拌器转动，就需要有动力装置，如电动机经V带传动、蜗杆减速机减速后，再通过联轴器带动搅拌器转动。反应釜的上下密封装置有两种类型：静密封是指管法兰、设备法兰等处的密封；动密封是指转动轴出口处的机械密封或填料密封等。反应釜上海根据工艺要求配有各种管接口、人孔、手孔、视镜及支座等部件。
1.2反应釜的机械设计依据
反应釜的机械设计是在工艺要求确定之后进行的。反应釜的工艺要求通常包括反应釜的容积、最大工作压力、工作压力、工作温度、工作介质及腐蚀情况、传热面积、搅拌形式、转速及功率、装配哪些接管口等几项内容。这些要求一般以表格及示意图反映在工艺人员提出的设备设计要求单中。
第二章反应釜机械设计的内容和步骤
⑴确定反应釜的结构型式和尺寸
⑵选择材料
⑶计算强度或稳定性
⑷选用零部件
⑸绘制图样
⑹提出技术要求
第三章设备的计算和选择
3.1 反应釜釜体的设计
3.1.1筒体的直径与高度
A确定筒体和封头型式：
从要求单上所列的工作压力及温度以及该设备之工艺性质，可以看出它是属于带搅拌的低压反应釜类型，一类低压容器。根据惯例，选择圆柱筒体和椭圆形封头。
B确定筒体和封头直径：
筒体的基本尺寸是内径Di和高度H，如图所示
筒体的基本尺寸首先决定于工艺要求。对于带搅拌器的反应釜来说，设备容积为主要决定参数，根据化工设备原理知识，搅拌功率和搅拌器直径的五次方成正比，而搅拌器直径往往需要随容器直径的增大而增大，因此在同样的容积条件下，反应釜的直径太大是不适宜的，又如某些有特定要求的反应釜如发酵罐之类，为了使通入罐中的空气能与发酵液充分接触，需要一定
的液位高度，故筒体的高度不宜太矮，分局根据实践经验，几种反应釜的H/Di 值大致如下：
在确定反应釜直径及高度时，还应根据反应釜操作时所允许的装满程度
------装料系数k 等给予综合考虑，通常装料系数k 可取0.6到0.85。如反应时易起泡沫或呈沸腾状态，装载系数k 可取低值，如取0.6到0.7；反应状态平稳，系数k 可取0.8到0.85。因此设备容积V 与操作容积V ，应有如下关系：V0=k ·V 。在生产中要合理选用装料系数，以提高设备利用率。
工艺条件单中所提出的设容积，对直立的反应釜来说，通常是由=指圆柱形筒体及下封头所包含的容积，即
V=Vb+Vh ，式中Vb ------设备筒体部分容积，m^3
Vh ------封头容积，m^3
根据V 及选定的H/Di 值，可以初步估算反应釜的内径，取
3Di H
4V
D 则Di H i 3D 4V 或H i 2D 4V ?≈?≈
?≈
πππ
以选定的H/Di 值带入上式，即可初步估算反应釜的内径。
以上计算通常在工艺的要求设计中进行，初步估算出Di 数值后，还要考虑使用反应釜内径符合压力容器公称直径的标准，以及制造厂现用封头磨具的尺寸，以便封头与之配套，和与之相配的零件如法兰等可以标准化。
封头根据筒体直径Di 及所确定的型式按标准选用。
对于直立反应釜，其圆柱部分筒体高度可有一下公式计算
1V Vh V H -=
本设计中，V=5.3m^3，从以下表中
图1
H/Di ≈1
D 1.89m 15.343=??=π
公称直径标准系列，D 取1800mm
C 确定筒体高度
当DN=1800mm ，从表中查得
图2
标准椭圆形封头的容积Vh=0.827m^3
图3
查得筒体每一米高的容积V1=2.545m^3
则筒体高度估算为：
1.76m
2.545
0.827-5.3V1Vh -V H ≈== 11800/1800H/D ，于是1800mm 为H 取==
D 确定夹套直径
图4
查得，Dj=Di+100=1800+100=1900mm 。夹套封头也采用椭圆形，并与夹套筒体去取相同直径。
E 确定夹套高度
夹套筒体的估算高度如下：
1.34m
2.545
0.827-5.30.8V1Vh
-V Hi ≈?==η 取Hi 为1400mm
F 校核传热面积
当DN=1800mm 时从表中查得封头内表面积Fh=3.6535mm^2
F1=5.66m^2
F=Fh+1.1·F1=9.8795m^2
计算所得传热面积大于工艺要求的8m^2，说明以上确定夹套高度是可以的。 G 内筒及夹套的受力分析
工艺提供的条件为：釜体内筒中工作压力2.2Mpa，夹套内工作压力
2.3Mpa。则夹套筒体和夹套封头为承受2.3Mpa；而内筒的筒体和下封头为
既承受2.2Mpa内压，同时又承受2.3Mpa外压。
H计算夹套筒体、封头厚度
夹套筒体与内筒的环焊接，因检测困难，故取0.6
=
φ，材料均取Q235
钢
夹套厚度计算如下：
图5
[]tσ取99
[]mm
C
p
Di
t
3
.
43
2
3
.
2
1
.
1
6
.
99
2
1900
3
.
2
1
.
1
2
p
d
2
=
+
?
-
?
?
?
?
=
+
-
=
φ
σ
δ
夹套封头厚度计算：
圆整至钢板规格厚度并查阅封头标准，夹套筒体与封头厚度均取46mm。
I计算内筒筒体厚度：
[]28.26mm
2
2.2
1.1
-
0.85
99
2
1800
2.2
1.1
2
p
d
2
=
+
?
?
?
?
?
=
+
-
=C
p
Di
tφ
σ
δ
当名义厚度为30mm时，不能满足稳定要求，当名义厚度为34mm时
[]42.898mm
2
3
.
2
1
.
1
0.5
6
.
99
2
1900
3
.
2
1
.
1
0.5
2
p
d
2
=
+
?
?
-
?
?
?
?
=
+
?
-
=C
p
Di
tφ
σ
δ
图6 A=0.005
图7 B=160
[]Mpa D B e 3.22
.3/1892160/p 0>==δ 因此，名义厚度既可能承受内压，又可能承受外压。因此筒体厚度应选
取两者中较大值，既确定筒体厚度为34mm 。
J 确定内压封头厚度
承受2.2Mpa 内压
[]28mm 22
.21.10.585.099280012.21.10.52p d 2=+??-????=+?-=C p Di
t φσδ设取34mm ，[] 2.3Mpa 〉/0.9p 0e
D B δ= 满足稳定要求。
3.1.2夹套的结构
夹套传热结构简单，基本上不需要进行维修。但有衬里的反应釜或釜壁
采用导热性不良的材料制造时，因传热效果差，不宜采用夹套传热。采用夹套传热时，因夹套向外有热量散失，股需要在夹套体外包以保温材料。 容器外夹套通常有如下几种类型：
图8
夹套封闭结构通常是由夹套筒体扳边而成，再焊在釜壁上，如下几种形式：
图9
在夹套中用蒸汽作为载体时，一般从上端进入夹套，凝液从夹套底部排除；如用液体作为冷却液时则相反，采取下端进，上端出，以使夹套中经常从满液体，从分利用传热面，加强传热效果。
在用液体作为载体时，为加强传热效果，也可在釜底壁外焊接螺旋导流板，
图10
夹套高度的确定，还应考虑两个因素：当反应釜筒体与上封头用设备法兰连接时，夹套顶边至少应在法兰下方150到200mm处；而当反应釜具有儿座时，需考虑避免因夹套顶部位置而影响耳座的焊接地位。
3.2厚度的选择
中低压的反应釜釜体部分压力套厚度，基本上按容器设计方法来确定。反应釜状态下操作，如不带夹套，则筒体及上下封头均2按内压容器设计，以操作时釜内最大压力为工作压力；如带夹套时，则反应釜筒体及上下封头应按承受内压和外压分别进行计算，并取两者中的壁厚较大者。按内压计算时，最大压力差为
釜内工作压力；按外压计算时，最大压力差为夹套内工作压力或夹套内工作压力加0.1MPa。上封头如不包含夹套内，则不承受外压作用，只按内压计算，但取与下封头相同的厚度。
夹套筒体及夹套封头则以夹套内的最大工作压力按内压容器设计，真空时按受外压进行计算。
通常封头与筒体取相同的厚度，必要时还得考虑内、外筒体膨胀差的影响。当夹套上有支件时，还应考虑容器和所装物料的质量。
3.3设备支座
化工设备上的支座是支撑设备重量和固定设备位置用的一种不可缺少的部件。在某些场合下支座，支座还可能承受设备操作时的振动、地震载荷、风雪载荷等。支座的结构形式和尺寸往往决定于设备的型式、载荷情况及结构的材料。最常用的有：耳式支座、支撑支座和鞍式支座。
3.3.1耳式支座
耳式支座又称悬挂式支座，如下所示：
图11
3.3.2支撑式支座
高度不大的立式设备，也常采用支撑式支座，标准系列的结构，是由两
块筋板及一块地板组合而成的，必要时可在支座与筒地间加以垫板：
图12
3.3.3鞍式支座
贮槽、换热器等卧式设备常用鞍式支座予以支撑，如下：
图13
3.4手孔
手孔即缩小的人孔，其安设是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内部装置。手孔与人孔的结构基本相同，由一个短筒节，盖上一块盲板构成。手孔直径
一般为150~250mm，应使工人戴上手套并握住工具的手能方便地通过，标准
化手孔的公称直径有DN150、DN250两种。当设备直径超过900mm时，应开
设人孔。
3.5.1选择接管
进料管：当塔径大于800mm，人可以进入塔进行检修，并在物料洁净和不易聚合的情况下，一般采用如下结构的进料管：
图p388
查表
图p388
d01
出料管：塔底出料管直径大于或等于800mm时，一般采用：
图p389
进气管：在要求不高的塔中，通常采取：
图p390
3.5.2管法兰
管法兰的类型如下：
图14
管法兰的密封形面形式如下：
图15
3.5.3设备法兰
设备法兰指设备壳体上设备筒体或设备封头连接的法兰。（在容器上的叫容器法兰，在设备上的叫设备法兰，在管子上的叫管法兰，阀门管路附件上的叫附件法兰。这属于每个行业的惯用术语。）
第四章搅拌转动系统设计
4.1转动系统设计方案
在反应釜中，为增加反应速率、强化传质或传热效果以及加强混合作用，常装设搅拌装置。搅拌装置由搅拌器与搅拌轴组成，搅拌器形式很多，通常由工艺要求确定。
4.1.1桨式搅拌器
桨式搅拌器结构最简单，叶片用扁钢制成，焊接或用螺栓固定在轮毂上，叶片数是2、3或4片，叶片形式可分为平直叶和折叶氏两种，即根据叶片的形状特点不同可分为平桨式搅拌器和斜桨式搅拌器。平桨式搅拌器产生的是径向力，斜桨式搅拌器产生的是轴向力，桨式搅拌器适用于低黏度的液体，悬浮液及溶解液搅拌。
4.1.2框式搅拌器
框式搅拌器的框架可由管材制作而成。如下所示：
图16 4.1.3推进式搅拌器
推进式搅拌器常用整体铸造，加工方便。
图17
本次设计选择桨式搅拌器。
4.1.1桨式搅拌器直径的计算
桨式搅拌器直径D约取反应釜内径的0.25到0.27，既D=450mm到1350mm 之间，根据以下：
图18p405
选取1000mm作为直径。
b=（0.1-0.25）Dj=100-250mm
取b=200mm。
h=（0.2-1）Dj=200-1000mm
取h=500mm。
4.2转动设计计算：定出带型、带轮相关计算
4.2.1 V带选择
电动机功率=11kw，小带轮转速n=1500r/min
传动比是4
设计功率p=1.2·5.6=6.72kw，查表如下：
图p182 选取A型带，
图p182 小带轮直径125mm
釜式反应器的应用、技术进展 什么是釜式反应器？一种低高径比的圆筒形反应器，用于实现液相单相反应过程和液液、气液、液固、气液固等多相反应过程。器内常设有搅拌（机械搅拌、气流搅拌等）装置。在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶。在反应过程中物料需加热或冷却时，可在反应器壁处设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。 工业应用，釜式反应器按操作方式可分为：①间歇釜式反应器,或称间歇釜。操作灵活，易于适应不同操作条件和产品品种，适用于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产。间歇釜的缺点是：需有装料和卸料等辅助操作，产品质量也不易稳定。但有些反应过程，如一些发酵反应和聚合反应，实现连续生产尚有困难，至今还采用间歇釜。②连续釜式反应器,或称连续釜。可避免间歇釜的缺点，但搅拌作用会造成釜内流体的返混。在搅拌剧烈、液体粘度较低或平均停留时间较长的场合，釜内物料流型可视作全混流，反应釜相应地称作全混釜。在要求转化率高或有串联副反应的场合，釜式反应器中的返混现象是不利因素。此时可采用多釜串联反应器,以减小返混的不利影响，并可分釜控制反应条件。③半连续釜式反应器。指一种原料一次加入，另一种原料连续加入的反应器，其特性介于间歇釜和连续釜之间。间歇式反应器操作灵活，易于适应不同操作条件和产品品种，适用于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产。间歇釜的缺点是：需有装料和卸料等辅助操作，产品质量也不易稳定。但有些反应过程，如一些发酵反应和聚合反应，实现连续生产尚有困难，至今还采用间歇釜。 有搅拌器的釜式设备是化学工业中广泛采用的反应器之一，它可用来进行液液均相反应，也可用于非均相反应，如非均相液相、液固相、气液相、气液固相等。普遍应用于石油化工、橡胶、农药、染料、医药等工业，用来完成磺化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程，以及有机染料和医药中间体的许多其他工艺过程的反应设备。聚合反应过程约90%采用搅拌釜式反应器，如聚氯乙烯，在美国70%以上用悬浮法生产，采用10~1503m 的搅拌反应器：德国氯乙烯悬浮聚合采用的是2003m 的大型搅拌釜式反应器：中国生产聚氯乙烯，大多采用13.53m 、333m 不锈钢或复合钢板的聚合釜式反应器，以及73m 、143m 的搪瓷釜式反应器。又如涤纶树脂的生产采用本体熔融缩聚，聚合反应也使用釜式反应器。在精细化工的生产中，几乎所有的单元操作都可以在釜式反应器中进行。 釜式反应器的技术进展 1、大容积化，这是增加产量、减少批量生产之间的质量误差、降低产品成本的有效途径和发展趋势。染料生产用反应釜国内多为6000L 以下，其它行业有的达30m3；国外在染料行业有20000～40000L ，而其它行业可达120m3。 2、反应釜的搅拌器，已由单一搅拌器发展到用双搅拌器或外加泵强制循环。反应釜发展趋势除了装有搅拌器外，尚使釜体沿水平线旋转，从而提高反应速度。 3、以生产自动化和连续化代替笨重的间隙手工操作，如采用程序控制，既可保证稳定生产，提高产品质量，增加收益，减轻体力劳动，又可消除对环境的污染。 4、合理地利用热能，选择最佳的工艺操作条件，加强保温措施，提高传热效率，使热损失降至最低限度，余热或反应后产生的热能充分地综合利用。热管技术的应用，将是今后反应釜发展趋势。>
夹套搅拌反应器设计(DOCX 30页)
夹套搅拌反应器设计 课程设计说明书设计题目夹套搅拌反应器设计 学生 学号 专业班级 指导老师耿绍辉 化工设备基础 Nefu.20121228
夹套搅拌反应器设计 目录 第一章设计方案简介 1.1反应釜的基本结构 1.2反应釜的机械设计依据 第二章反应釜机械设计的内容和步骤 第三章反应釜釜体的设计 3.1 罐体和夹套计算 3.2厚度的选择 3.3设备支座 3.4手孔 3.5选择接管、管法兰、设备法兰 第四章搅拌转动系统设计 4.1转动系统设计方案 4.2转动设计计算：定出带型、带轮相关计算 4.3选择轴承 4.4选择联轴器 4.5罐体搅拌轴的结构设计、搅拌器与搅拌轴的连接结构设计4.6电动机选择 第五章绘制装配图 第六章绘制大V带轮零件图 第七章本设计的评价及心得体会 第八章参考文献
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1 绪论 1.1 反应釜概况 搅拌设备是一种在一定容积的容器中，借助搅拌器向液相物料中传递必要的能量进行搅拌过程的化学反应设备。反应釜就是其中比较典型的一种，它适用于多种物性（如粘度、密度）和多种操作条件（温度、压力）的反应过程，广泛应用于石油化工、橡胶、农药、染料、医药等行业，是一种用以完成磺化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程，以及有机染料和中间体的许多其它工艺过程的反应设备。 搅拌式反应釜有很大的通用性，由于搅拌可以把多种液体物料相混合，把固体物料溶解在液体中、将几种不互溶的液体制成乳浊液、把固体微粒搅浑在液体中制成悬浮液或在液相中析出结晶等，故搅拌反应釜可以在带有搅拌的许多物理过程中广泛的应用。同时在研究容器的结构方面，如容器形状、搅拌装置、传热部件等，搅拌式反应釜都具有代表性。在大多数设备中，反映釜是作为反应器来应用的。例如在三大合成材料的生产中，搅拌设备作为反应器，约占反应器总数的90%。其它如染料、医药、农药、油漆等设备的使用亦很广泛。有色冶金部门对全国有色冶金行业中的搅拌设备作了调查及功率测试，结果是许多湿法车间的动力消耗50%以上是用在搅拌作业上。搅拌设备的应用范围之所以这样广泛，还因为搅拌设备操作条件（如浓度、温度、停留时间等）的可控范围广，又能适用于多样化的生产。 搅拌式反应釜在石油化工生产中被用于物料混合、溶解、传热、制备悬浮液、聚合反应、制备催化剂等。例如石油工业中，异种原油的混合调整和精致，汽油添加四乙基铅等添加物而进行混合，使原料液或产品均匀化。化工生产中，制造苯乙烯、乙烯、高压聚乙烯、聚丙烯、合成橡胶、苯胺燃料和油漆颜料等工艺过程，都装备着各种型式的搅拌设备。因为在石油工业中大量使用催化剂、添加剂，所以对于搅拌设备的需求量比较大。由于物料操作条件的复杂性、多样性、对搅拌
长江大学工程技术学院课程设计 题目：________________________________ 学生：_________________________________ 系部：_________________________________ 专业班级：_________________________________ 指导教师：_________________________________ 辅导教师：_________________________________ 时间：______________至_________________
《搅拌釜式反应器设计条件》 工艺条件 管 口 工艺条件图
1. 确定筒体的直径和高度 根据反应釜的设计要求，由于液－液相类型选取H/D i =1.3 得，由 D i ≈3 /4Di H V π= 33 .125 .34??π＝1.47m 圆整到标准公称直径系列，选取筒体直径D i ＝1400mm 。 查附录得，DN ＝1400mm 时标准椭圆封头高度h 1=350mm 直边h 2=25mm ，计算得每米高筒体的V 1＝1.539m 3，表面积V h =0.398m 3 H= 1V V V h -=539 .1398.025.3-=1.853m 筒体高度圆整为H ＝1800m 于是H/D=1.285 核查结果符合原定范围内。 2. 确定夹套的直径和高度 夹套的内径 D j =D i +100=1500mm （符合压力容器公称直径系列要求） H j = 4 4.1398 .085.0*25.32 ?-π=1.537m 选取夹套H j =1600mm 则H 0=H －Hj=200mm 这样便于筒体法兰螺栓的装拆 验算夹套传热面积 F ＝F 1H j +F n =9.27 m 2>7.1m 2 即夹套传热面积符合设计要求 3. 确定夹套的材料和壁厚 夹套选取Q235－A 的材质，可以知道板厚在4.5～16mm ，设计温度在150℃时Q235－A 的许用应力[σ]t =113MPa ，因为有夹套有
搅拌釜式反应器课程设计任务书 一、设计内容安排 1. 釜式反应器的结构设计 包括：设备结构、人孔数量及位置，仪表接管选择、工艺接管管径计算等。 2. 设备壁厚计算及其强度、稳定性校核 3. 筒体和裙座水压试验应力校核 4. 编写设计计算书一份 5. 绘制装配图一张（电子版） 二、设计条件 三、设计要求 1.学生要按照任务书要求，独立完成塔设备的机械设计； 2.根据设计计算书、图纸及平时表现综合评分。 四、设计说明书的内容 1.符号说明 2.前言 （1）设计条件； （2）设计依据； （3）设备结构形式概述。 3.材料选择 （1）选择材料的原则； （2）确定各零、部件的材质；
（3）确定焊接材料。 4.绘制结构草图 （1）按照工艺要求，绘制工艺结构草图； （2）确定裙座、接管、人孔、控制点接口及附件、内部主要零部件的轴向及 环向位置，以单线图表示； （3）标注形位尺寸。 5.标准化零、部件选择及补强计算： （1）接管及法兰选择：根据结构草图统一编制表格。内容包括：代号，PN,DN, 法兰密封面形式，法兰标记，用途）。补强计算。 （2）人孔选择：PN,DN,标记或代号。补强计算。 （3）其它标准件选择。 6.结束语：对自己所做的设计进行小结与评价，经验与收获。 7.主要参考资料。 【设计要求】： 1.计算单位一律采用国际单位； 2.计算过程及说明应清楚； 3.所有标准件均要写明标记或代号； 4.设计计算书目录要有序号、内容、页码； 5.设计计算书中与装配图中的数据一致。如果装配图中有修改，在说明书中要注明变更； 6.设计计算书要有封面和封底，均采用A4纸，正文用小四号宋体，行间距1.25倍，横向装订成册。
连续搅拌釜式反应器设 计 内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
学院：化工学院 专业：化学工程与工艺
目 录 一、设计任务 某工段需要每天生产8吨乙酸丁酯。以乙酸和丁醇为原料，要求乙酸的转化率大于等于50%.其中原料中乙酸的浓度l/L 0.00175km o A0 C 。设计一反应器以达到要求。
二、确定反应器及各种条件 选用连续釜式反应器（CSTR ），选用螺旋导流板夹套，取5.0Af =X ，查文献资料得：可取反应温度为100℃，反应动力学方程为 )min)7.4L/(kmol 1( C 2 A ?==k k r A （A 为乙酸）搅拌釜内的操作压力为 MPa 1.0p cr =；夹套内为冷却水，入口温度为30℃，出口温度为40℃，工 作压力MPa 2.0'p cr =; 反应方程为： 三、反应釜相关数据的计算 1.体积 由于该反应为液相反应，物料的密度变化很小，故可近似认为是恒容过程。 原料处理量：54.73L/min 3284.07L/h 0.001750.5 1 11624109Q 30==????= 反应器出料口物料浓度： km ol/L 000875.0)5.01(00175.0-1Af A0A =-?==）（X C C 反应釜内的反应速率：kmol/L 10332.1000875.04.17522A A -?=?==kC r 空时：min 69.6510332.15 .000175.0/Q V 5 A Af A0A A A00r =??==-== -r X C r C C τ 理论体积：L 21.359569.6573.54Q V 0r =?==τ
搅拌反应器毕业设计 目录 1绪论 (5) 1.1研究目的及意义 (5) 1.1.1危害 (5) 1.1.2毒理学资料及环境行为 (5) 1.2研究内容 (6) 1.3国内外研究的状况 (6) 2．反应器桨叶的选择 (8) 2.1框式搅拌器 (8) 2.2三叶后掠式 (8) 3．反应器零部件的计算 (9) 3.1行星搅拌器 (9) 3.2搅拌功率计算 (9) 3.2.1框式搅拌器功率计算 (9) 3.2.1.1影响搅拌功率的因素 (10) 3.2.1.2行星轴自转叶轮功率 (10) 3.2.1.3搅拌功率的修正 (11) 3.2.2后掠式叶轮搅拌功率计算及转速...错误！未定义书签。 3.2.2.1搅拌功率的计算...............错误！未定义书签。 3.2.2.2循环特性的计算...............错误！未定义书签。 3.3轴径计算...............................错误！未定义书签。 3.3.1行星轴主轴计算.................错误！未定义书签。 3.3.1.1轴采用实心轴计算.............错误！未定义书签。 3.3.1.2扭矩和弯矩合成计算轴..........错误！未定义书签。 3.3.1.3刚度计算....................错误！未定义书签。 3.3.2行星轴轴径计算.................错误！未定义书签。 3.3.2.1轴采用实心轴计算.............错误！未定义书签。 3.3.2.2按扭矩和弯矩合成计算轴........错误！未定义书签。 3.3.2.3刚度计算....................错误！未定义书签。 3.3.3横轴径计算.....................错误！未定义书签。 3.3.3.1采用实心轴计算...............错误！未定义书签。 3.3.3.2按扭矩和弯矩合成计算轴........错误！未定义书签。
第九章反应器设计 9.1 概述 (1) 9.2反应器的分类和结构特点 (3) 9.3 发酵罐设计与分析 (6) 9.5 其他反应器 (13) 9.1 概述 生物反应器是指一个能为生物反应提供适宜的反应条件，以实现将原料转化为特定产品的设备，是生物技术产业化的核心。 生物反应器设计的主要内容包括：（1）反应器选型，即根据生产工艺要求、反应及物料的特性等因素，确定反应器的操作方式、结构类型、传递和流动方式等；（2）设计反应器结构，确定各种结构参数，即确定反应器的内部结构及几何尺寸、搅拌器形式、大小及转速、换热方式及换热面积等；（3）确定工艺参数及其控制方式，如温度、压力、pH、通气量、底物浓度、进料的浓度、流量和温度等。生物反应器设计的基本要求： （1）避免将必须蒸汽灭菌的部件与其它部件直接相连； （2）法兰应尽量少； （3）尽可能采用焊接连接，焊接部位要充分抛光； （4）避免产生凹陷和裂缝； （5）设备各部件能分别进行灭菌； （6）反应器的接口处用蒸汽封口； （7）阀门要易清洗，易使用，易灭菌； （8）反应器内易保持一定正压； （9）为便于清洗，反应器主体部分应尽量简单。 反应器的设计以及工程放大，主要采用数学模型法，即利用数学模型来分析、研
究生化反应过程中的现象和规律，即用数学语言表达过程中各种变量之间的关系。 数学模型的建立：以生物反应器为研究对象，将其中的生化反应过程分解为生化反应、传递过程及流体流动与混合等子过程，并分别进行研究，通过物料衡算和热量衡算将各子过程的相关参数进行关联和偶合，即对动力学方程、物料衡算及热量衡算式联立求解，从而得到所研究的生化反应过程规律的解析表达形式。另一方面，由于生化反应过程极为复杂，往往对过程的机理研究得不透彻或有些问题尚不清楚，在这种情况下，就必须结合一定的经验模型，即在一定条件下由实验数据进行数学关联并拟合而得到的模型。
一概述 1.1醋酸乙酯生产工艺的现状和特点 醋酸乙酯分子式C4H8O2，又名：乙酸乙酯，英文名称：acetic ester；ethyl acetate，简称EA。醋酸乙酯是醋酸工业重要的下游产品，也是一种重要的绿色有机溶剂，溶解能力及快干性能均属上乘，主要用做涂料(油漆和瓷漆)、油墨和粘合剂配方中的活性溶剂，也可用做制药和有机化学合成的工艺溶剂。 EA可用于制造乙酰胺、乙酰醋酸酯、甲基庚烯酮等，并在香料、油漆、医药、火胶棉、硝化纤维、人造革、染料等行业中广泛应用，还可用作萃取剂和脱水剂，亦可用于食品工业。还可用于硝酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶和乙烯树脂、乙酸纤维素脂、纤维素乙酸丁酯和合成橡胶等的生产过程；也可用于复印机的液体硝基纤维墨水。在纺织工业中用作清洗剂；在食品工业中作为特殊改性酒精的香味萃取剂；在香料工业中是重要的香料添加剂，可作为调香剂的组份。同时醋酸乙酯本身也是制造染料、香料和药物的原料。在高级油墨、油漆及制鞋用胶生产过程中，对醋酸乙酯的质量要求较高。 当前全球醋酸乙酯的市场状况是：欧美等发达国家醋酸乙酯的市场发展比较成熟，产量和消费量的增长都比较缓慢，亚洲尤其是中国成为醋酸乙酯生产和消费增长最为快速的国家和地区。由于中国国内快速发展的市场，尤其是建筑、汽车等行业的强劲发展，推动国内醋酸乙酯的需求，但是同时，醋酸乙酯生产能力的增长也非常快速，市场未来发展充满了机遇与挑战。 醋酸乙酯消费持续增长的主要原因是它取代了污染空气环境的用于表面涂层和油墨
配方的甲乙酮和甲基异丁基酮。醋酸乙酯作为优良溶剂，正逐步替代一些低档溶剂，发展潜力较大。 受消费拉动，20世纪90年代以来，我国醋酸乙酯生产发展迅速。“八五”期间，产量年均增长率为13.0%；1995-2000年，年均增长率达到20.5%；2000-2002年，年均增长率高达30.5%。目前我国有醋酸乙酯生产企业30多家，年产能力为57.2万吨。其中，万吨级以上规模的企业有14家，年产能力为47万吨。2001年5月，山东金沂蒙集团将醋酸乙酯产能增至8万吨/年，2003年6月又扩能至16万吨/年；2001年，上海石化采用黑龙江省石化研究院技术，建成2万吨/年乙醛缩合法生产醋酸乙酯装置；2002年5月，中英合资BP--扬子江乙酰化工有限公司8万吨/年醋酸乙酯装置投产，采用BP 切换式醋酸乙酯技术生产醋酸乙酯和醋酸丁酯，工艺技术国内领先；2001年，江西南昌赣江溶剂厂将醋酸乙酯年产能力从2万吨扩至8万吨；2003年，江门谦信化工发展有限公司将产能从1.5万吨/年扩至3.5万吨/年。近2-3年内，国内新增醋酸乙酯年产能力达31万吨。 虽然我国醋酸乙酯市场仍有潜力，但由于扩能速度太快，近两年已出现开工率不足的现象。据了解，2002年国内装置平均开工率约77%，预计2003年平均开工率将为66%。目前市场已经饱和，产品价格呈走软趋势，利润已渐微薄。而在建和拟建醋酸乙酯项目尚有20万吨/年产能。如果这些项目到2005年如期投产，我国醋酸乙酯供应将平衡有余。随着国内新增能力陆续投产，近两年我国醋酸乙酯进口量有所下降。2001年进口5.35万吨，2002年进口4.8万吨，2003年上半年进口2.45万吨。 醋酸乙酯制备方法主要有醋酸酯化法、乙醛缩合法、乙醇脱氢法和乙烯加成法。 用醋酸和乙醇酯化制醋酸乙酯是开发较早，工艺成熟，且为目前主要采用的方法。反应在酸催化剂（如硫酸）存在下进行液相酯化，分为间歇法和连续法。间歇法使用釜式反
搅拌反应釜的釜体设计及夹套设计 概述 夹套式反应釜的釜体是由封头、筒体和夹套三部分组成。封头有椭圆形封头和锥形封头等形式。上、下封头与筒体常为焊接。 釜体材料的选择 根据工艺参数及操作条件（见附录2）确定封头、筒体及夹套的材料。此设计的釜体材料选用0Cr18Ni9与夹套材料选用Q235-B ，热轧钢板，其性能与用途见表2-1。 表2-1 Q235-B 性能与用途 由工艺参数及操作条件和表2-1可知，0Cr18Ni9和Q235—B 材料能够满足任务书中的设计温度、设计压力。在操作条件下，Q235—B 能使设备安全运转，并且不会因腐蚀而对介质产生污染，而且相对与其他钢号价格便宜，所以本设计釜体材料选用0Cr18Ni9与夹套材料采用Q235-B ，热轧钢板。 封头的选择 搅拌反应釜顶盖在受压状态下操作常选用椭圆形封头，本设计采用椭圆形标准封头，直边高度mm h 45=ο，其内径取与筒体内径相同的尺寸。 椭圆形封头是由半个椭圆球体和一个圆柱体组成，由于椭圆部分径线曲率平滑连续，封头中的应力分布不均匀。对于2=b a 得标准形封头，封头与直边的连接处 的不连续应力较小，可不予考虑。椭圆形封头的结构特性比较好。 釜体几何尺寸的确定 釜体的几何尺寸是指筒体的内径i D 和高度H 。釜体的几何尺寸首先要满足化工工艺的要求。对于带搅拌器的反应釜来说，容积V 为主要决定参数。 2.4.1 确定筒体的内径
由于搅拌功率与搅拌器直径的五次方成正比，而搅拌器直径往往需随釜体直径的增加而增大。因此，在同样的容积下筒体的直径太大是不适宜的。对于发酵类物料的反应釜，为使通入的空气能与发酵液充分接触，需要有一定的液位高度，筒体的高度不宜太矮。因此，要选择适宜的长泾比（i D H ）。 根据釜体长径比对搅拌功率、传热的影响以及物料特性对筒体长径比的要求，又由实践经验，针对一般反应釜，液—液相物料，i D H 取值在之间，并且考虑还 要在封头上端布置机座和传动装置，因此，取i D H =。 由<<搅拌设备设计>>可知： i D =3 ) (41i D H V πηο （2-1） 有：操作容积=全容积?= 式中：V ——操作容积，3m ；H ——筒体高度，m ；i D ——筒体内径；1η——装料系数，取值为。 则： i D =33 .28.04 .64???π =m 将i D 值圆整到标准直径，取筒体内径i D =1600mm 。 2.4.2确定筒体的高度 由《搅拌设备设计》可知： )(44 D 1 2 2i h i h V V D V V H -=-=ηππο （2-2） 式中：h V ——下封头所包含的容积，在《材料与零部件》中查得，h V = 。 ） （0.6178 .0.6.4 6.142-?=πH =m 把1H 的值圆整到H =3700mm ，则： 3.21600 3700 == i D H 夹套的结构和尺寸设计 常用的夹套结构形式有以下几种：（1）仅圆筒部分有夹套，用于需加热面积不大的场合；（2）圆筒一部分和下封头包有夹套，是最常用的典型结构；（3）在
搅拌式反应器的模拟与优化设计 摘要 在综述了计算流体力学(CFD)技术在搅拌式反应器中的研究进展的基础上，着重讨论了搅拌式反应器中流场的模拟方法, 包括“黑箱”模型法、内外迭代法、多重参考系法和滑移网格法, 并指出了CFD技术的发展方向。在此基础上, 对反应器内流场的数学模型进行了介绍与评价。最后提出应用人工神经网络技术与遗传算法, 优化生物反应的工艺操作条件, 并结合CFD技术, 实现生物反应器的结构优化, 从而达到对生物反应系统整体优化的目的, 以指导实验与工业生产。 关键词计算流体力学，搅拌式反应器，数值模拟，人工神经网络，优化设计Simulation and optimization design of Stirred reactor Abstract： Base on the overview of computational fluid dynamics (CFD) technology in the stirred reactor research,we focused on the mixing reactor simulation of the flow field, including "black box" model of law, internal and external iteration, multiple reference frame method and the sliding mesh method, and pointed out the direction of development of CFD technology. On these basis,we described and evaluated the reactor flow mathematical model.We concludes with the application of artificial neural network and genetic algorithm to optimize the process operating conditions, biological response, and results combined CFD technology to achieve optimization of the structure of the bioreactor, so as to achieve overall optimization of the bioreactor system aims to guide experiments and industrial production. Keyword: computational fluid dynamics, stirred reactor, numerical simulation, artificial neural networks, optimization 第1章前言 搅拌式反应器( Stirred Tank Reactor, STR)因其结构灵活、操作方式多样
<<化工容器>>课程设计 —搅拌反应釜设计 姓名: 余景超 学号: 2010115189 专业: 过程装备与控制工程 学院: 化工学院 指导老师: 淡勇老师 2013年 6 月18 日
目录一设计内容概述 1. 1 设计要求 1. 2 设计参数 1. 3 设计步骤 二罐体和夹套的结构设计 2. 1 几何尺寸 2. 2 厚度计算 2. 3 最小壁厚 2. 4 应力校核 三传动部分的部件选取 3.1 搅拌器的设计 3.2 电机选取 3.3 减速器选取 3.4 传动轴设计 3.5 支撑与密封设计 四标准零部件的选取 4.1 手孔 4.2 视镜
4.3 法兰 4.4 接管五参考文献
一设计内容概述 （一）设计内容：设计一台夹套传热式配料罐 设计参数及要求 容器内夹套内 工作压力，MPa 0.18 0.25 设计压力，MPa 0.2 0.3 工作温度，℃100 130 设计温度，℃120 150 介质染料及有 机溶剂 冷却水或蒸汽 全容积, 3 m 1.0 操作容积, 3 m0.80 传热面积, 2 m 3 腐蚀情况微弱推荐材料Q235--A 接管表 符号公称尺 寸DN 连接面形 式 用途 A 25 蒸汽入口 B 25 加料口 C 80 视镜 D 65 温度计管口 E 25 压缩空气入口 F 40 放料口 G 25 冷凝水出口 H 100 手孔
（二）设计要求： 压力容器的基本要求是安全性和经济性的统一。安全是前提，经济是目标，在充分保证安全的前提下，尽可能做到经济。经济性包括材料的节约，经济的制造过程，经济的安装维修。 搅拌容器常被称为搅拌釜，当作反应器用时，称为搅拌釜式反应器，简称反应釜。反应釜广泛应用于合成塑料、合成纤维、合成橡胶、农药、化肥等行业。反应釜由搅拌器、搅拌装置、传动装置、轴封装置及支座、人孔、工艺接管等附件组成。 压力容器的设计，包括设计图样，技术条件，强度计算书，必要时还要包括设计或安装、使用说明书。若按分析设计标准设计，还应提供应力分析报告。强度计算书的内容至少应包括：设计条件，所用规范和标准、材料、腐蚀裕度、计算厚度、名义厚度、计算应力等。设计图样包括总图和零部件图。 设计条件，应根据设计任务提供的原始数据和工艺要求进行设计，即首先满足工艺设计条件。设计条件常用设计条件图表示，主要包括简图，设计要求，接管表等内容。简图示意性地画出了容器的主体，主要内件的形状，部分结构尺寸，接管位置，支座形式及其它需要表达的内容。 （二）设计参数和技术性能指标 （三）设计步骤： 1.进行罐体和夹套设计计算； 2.搅拌器设计； 3.传动系统设计； 4.选择轴封； 5.选择支座形式并计算； 6.手孔校核计算； 7.选择接管，管法兰，设备法兰。
课程设计讲明书 设计题目夹套搅拌反应器设计 学生 学号 专业班级 指导老师耿绍辉 化工设备基础 Nefu.20121228 目录 第一章设计方案简介 1.1反应釜的差不多结构 1.2反应釜的机械设计依据 第二章反应釜机械设计的内容和步骤 第三章反应釜釜体的设计 3.1 罐体和夹套计算 3.2厚度的选择 3.3设备支座
3.4手孔 3.5选择接管、管法兰、设备法兰 第四章搅拌转动系统设计 4.1转动系统设计方案 4.2转动设计计算：定出带型、带轮相关计算 4.3选择轴承 4.4选择联轴器 4.5罐体搅拌轴的结构设计、搅拌器与搅拌轴的连接结构设计4.6电动机选择 第五章绘制装配图 第六章绘制大V带轮零件图 第七章本设计的评价及心得体会 第八章参考文献 第一章设计方案简介 搅拌设备在石油、化工、食品等工业生产中应用范围专门广，尤其是化学工业中，专门多的化工生产或多或少地应
用着搅拌操作，化学工艺过程的种种物理过程与化学过程，往往要采纳搅拌操作才能得到好的效果。搅拌设备在许多场合时作为反应器来应用的，而带搅拌的反应器则以液相物料为特征，有液-液、液-固、液-气等相反应。 搅拌的目的是：1、使互不相溶液体混合均匀，制备均匀混合液、乳化液、强化传质过程；2、使气体在液体中充分分散，强化传质或化学反应；3、制备均匀悬浮液，促使固体加速溶解、浸取或发生液-固化学反应；4、强化传热，防止局部过热或过冷。因此依照搅拌的不同目的，搅拌效果有不同的表示方法。 搅拌操作分为机械搅拌和气流搅拌。气流搅拌是利用气体鼓泡通过液体层，对液体产生搅拌作用，或使气泡群以密集状态上升借所谓气升作用促进液体产生对流循环。与机械搅拌相比，仅气泡的作用对液体所进行的搅拌时比较弱的，因此在工业生产，大多数的搅拌操作均是机械搅拌。本设计实验要求的确实是机械搅拌搅拌器设备的设计遵循以下三个过程：1依照搅拌目的和物理性质进行搅拌设备的选型。2在选型的基础进行工艺设计与计算。3进行搅拌设备的机械设计与费用评价。在工艺与计算中最重要的是搅拌功率的计算和传热计算。 1.1反应釜的差不多结构
目录 1 绪论 (1) 1.1研究目的及意义 (1) 1.1.1 危害 (1) 1.1.2 毒理学资料及环境行为 (2) 1.2 研究内容 (2) 1.3 国内外研究的状况 (2) 2．反应器桨叶的选择 (4) 2.1框式搅拌器 (4) 2.2 三叶后掠式 (4) 3．反应器零部件的计算 (5) 3.1行星搅拌器 (5) 3.2搅拌功率计算 (5) 3.2.1框式搅拌器功率计算 (5) 3.2.1.1影响搅拌功率的因素 (6) 3.2.1.2行星轴自转叶轮功率 (6) 3.2.1.3搅拌功率的修正 (6) 3.2.2后掠式叶轮搅拌功率计算及转速 (8) 3.2.2.1搅拌功率的计算 (9) 3.2.2.2循环特性的计算 (9) 3.3轴径计算 (10) 3.3.1行星轴主轴计算 (10) 3.3.1.1轴采用实心轴计算 (11) 3.3.1.2扭矩和弯矩合成计算轴 (11) 3.3.1.3刚度计算 (12) 3.3.2行星轴轴径计算 (12) 3.3.2.1轴采用实心轴计算 (12) 3.3.2.2按扭矩和弯矩合成计算轴 (13) 3.3.2.3刚度计算 (13) 3.3.3横轴径计算 (14) 3.3.3.1采用实心轴计算 (14) 3.3.3.2按扭矩和弯矩合成计算轴 (14) 3.3.3.3刚度计算 (15) 3.4行星齿轮计算 (15)
3.4.1小齿轮受力情况 (15) 3.4.2 小齿轮计算 (16) 3.5内筒体及夹套的壁厚计算 (16) 3.5.1 选料和设计压力确定 (16) 3.5.2夹套筒体和夹套封头壁厚计算 (17) 3.5.3 水压试验校核 (17) 3.6搅拌器强度校核 (18) 3.6.1 框式搅拌器强度校核 (18) 3.6.2三叶后掠式搅拌器请度校核 (20) 3.7开孔补强计算 (21) 4．搅拌结构选型 (24) 4.1.减速机选型 (24) 4.1.1立式减速机的选择 (24) 4.1.2卧式减速机的选择 (24) 4.2凸缘法兰的选择 (24) 4.3.夹套的选择 (25) 4.4封头的选择 (26) 4.5机架 (27) 3.5.1单支点机架的主要技术要求 (27) 4.5.2单支点机架的使用规定 (27) 4.6 搅拌器型号选择 (28) 4.6.1 框式搅拌器 (28) 4.6.2 三叶后掠式 (29) 4.7安装底盖 (29) 4.8.1安装底盖材料 (29) 4.8.2安装底盖主要技术要求 (30) 4.8.3 密封垫片和紧固件 (30) 4.9支座的计算选择 (30) 4.10 温度计 (33) 4.11 电机选择 (33) 5．密封 (34) 5.1 填料密封 (34) 5.2机械密封 (36) 总结 (38)
江西应用技术职业学院教案首页本学期授课次序授课班级15化工01班课题名称任务一间歇操作釜式反应器设计 教学目的要求 1、掌握理想流动模型及返混对反应的影响 2、掌握化学反应速率及反应动力学方程 3、掌握均相反应速率表示方式 4、掌握均相反应动力学 教学重点及难点 均相反应速率的表示方式、均相反应动力学 教学程序设计次序内容计划时间（min）1 2 3 4 5 6 点名、回顾上节课内容 反应器流动模型 化学反应速率及反应动力学方程 均相反应速率 均相反应动力学 小结 5 25 20 15 20 5 作业：小结：
任务一间歇操作釜式反应器设计 工作任务：根据化工产品的生产条件和工艺要求进行间歇操作釜式反应器的工艺设计 预备知识： 一、反应器流动模型 （一）理想流动模型 1、理想置换流动模型 也称为平推流模型或活塞流模型。指在任一截面的物料如同活塞一样在反应器中移动，垂直于流动方向的任一横截面上所有的物料质点的年龄相同，是一种返混量为零的极限流动模型。其特点是在定态情况下，沿着物料流动方向物料的参数会发生变化，而垂直于流动方向上的任一截面的所有参数都相同，如浓度、压力、流速等。 2、理想混合流动模型 称为全混流模型。由于强烈搅拌，反应器内物料质点返混无穷大，所有空间位置物料的各种参数完全一致 3、返混及其对反应的影响 指不同时刻进入反应器的物料之间的混合，是逆向的混合，或者说是不同年龄质点之间的混合。间歇操作反应器不存在返混。其带来的最大影响是反应器进口处反应物高浓度去的消失或减低。 a 返混改变了反应器内的浓度分布，是反应器内反应物的浓度下降，反应产物的浓度上升 b 返混的结果将产生停留时间分布，并改变反应器内浓度分布。 c 不但对反应过程产生不同程度的影响，更重要的是对反应器的工程放大所产生的问题 d 降低返混程度的主要措施是分割，通常有横向分割和纵向分割两种 （二）非理想流动 实际反应器中流动状况偏离理想流动状况的原因课归纳为下列几个方面 a 滞留去的存在也称死区、死角，是指反应器中流体流动极慢导致几乎不流动的区域。 b 存在沟流与短路 c 循环流 d 流体流速分布不均匀 e 扩散 二、均相反应动力学基础 工业反应器中，化学反应过程与质量、热量和动量传递过程同时进行，这种化学反应与
精品文档，欢迎下载使用！ 课程设计说明书设计题目夹套搅拌反应器设计 学生 学号 专业班级 指导老师耿绍辉 化工设备基础 Nefu.20121228 目录
精品文档，欢迎下载使用！ 第一章设计方案简介 1.1反应釜的基本结构 1.2反应釜的机械设计依据 第二章反应釜机械设计的内容和步骤 第三章反应釜釜体的设计 3.1 罐体和夹套计算 3.2厚度的选择 3.3设备支座 3.4手孔 3.5选择接管、管法兰、设备法兰 第四章搅拌转动系统设计 4.1转动系统设计方案 4.2转动设计计算：定出带型、带轮相关计算 4.3选择轴承 4.4选择联轴器 4.5罐体搅拌轴的结构设计、搅拌器与搅拌轴的连接结构设计4.6电动机选择 第五章绘制装配图 第六章绘制大V带轮零件图 第七章本设计的评价及心得体会 第八章参考文献 第一章设计方案简介
精品文档，欢迎下载使用！ 搅拌设备在石油、化工、食品等工业生产中应用范围很广，尤其是化学工业中，很多的化工生产或多或少地应用着搅拌操作，化学工艺过程的种种物理过程与化学过程，往往要采用搅拌操作才能得到好的效果。搅拌设备在许多场合时作为反应器来应用的，而带搅拌的反应器则以液相物料为特征，有液-液、液-固、液-气等相反应。 搅拌的目的是：1、使互不相溶液体混合均匀，制备均匀混合液、乳化液、强化传质过程；2、使气体在液体中充分分散，强化传质或化学反应；3、制备均匀悬浮液，促使固体加速溶解、浸取或发生液-固化学反应；4、强化传热，防止局部过热或过冷。所以根据搅拌的不同目的，搅拌效果有不同的表示方法。 搅拌操作分为机械搅拌和气流搅拌。气流搅拌是利用气体鼓泡通过液体层，对液体产生搅拌作用，或使气泡群以密集状态上升借所谓气升作用促进液体产生对流循环。与机械搅拌相比，仅气泡的作用对液体所进行的搅拌时比较弱的，所以在工业生产，大多数的搅拌操作均是机械搅拌。本设计实验要求的就是机械搅拌搅拌器设备的设计遵循以下三个过程：1根据搅拌目的和物理性质进行搅拌设备的选型。2在选型的基础进行工艺设计与计算。3进行搅拌设备的机械设计与费用评价。在工艺与计算中最重要的是搅拌功率的计算和传热计算。 1.1反应釜的基本结构
搅拌釜式反应器课程设计书 一、设计容安排 1. 釜式反应器的结构设计 包括：设备结构、人孔数量及位置，仪表接管选择、工艺接管管径计算等。 2. 设备壁厚计算及其强度、稳定性校核 3. 筒体和裙座水压试验应力校核 4. 编写设计计算书一份 5. 绘制装配图一（电子版） 二、设计条件 三、设计要求 1.学生要按照任务书要求，独立完成塔设备的机械设计； 2.根据设计计算书、图纸及平时表现综合评分。 四、设计说明书的容 1.符号说明 2.前言 （1）设计条件； （2）设计依据； （3）设备结构形式概述。 3.材料选择 （1）选择材料的原则； （2）确定各零、部件的材质； （3）确定焊接材料。
4.绘制结构草图 （1）按照工艺要求，绘制工艺结构草图； （2）确定裙座、接管、人孔、控制点接口及附件、部主要零部件的轴向及环 向位置，以单线图表示； （3）标注形位尺寸。 5.标准化零、部件选择及补强计算： （1）接管及法兰选择：根据结构草图统一编制表格。容包括：代号，PN,DN, 法兰密封面形式，法兰标记，用途）。补强计算。 （2）人孔选择：PN,DN,标记或代号。补强计算。 （3）其它标准件选择。 6.结束语：对自己所做的设计进行小结与评价，经验与收获。 7.主要参考资料。
目录 搅拌釜式反应器设计条件 (1) 1 确定筒体的直径和高度 (2) 2. 确定夹套的直径和高度 (2) 3. 确定夹套的材料和壁厚 (3) 4. 确定筒的材料和壁厚 (3) 5. 水压试验及其强度校核 (5) 6. 选择釜体法兰 (6) 7. 选择搅拌器、搅拌轴和联轴器 (6) 8. 选择搅拌传动装置和密封装置 (7) 9. 校核L1/ B和L1/d (8) 10. 容器支座的选用计算 (8) 11. 选用手孔、视镜、温度计和工艺接管 (9) 12 参考资料 (10) 13 设计感想 (11)
2015年中国科学院过程工程研究所、中国石油化工股份有限公司石家庄炼化分公司拟申报国家科技进步奖项目 公示 一、项目名称 含高浓度分散相的搅拌反应器数值放大与混合强化的新技术 二、推荐单位 中国石油和化学工业联合会 三、项目简介 非均相反应器放大是化学工业和化工学科的核心问题之一，国内外普遍使用传统的逐级试验放大方法，是导致工业物耗能耗高和污染严重的重要原因。本项目建立了非均相混合过程的计算新方法，提出了针对工业高相含率反应器的高效计算新方法，将数值放大技术用于发明强化非均相微观混合和界面传递的新结构反应器，实现了高相含率搅拌反应器数值放大的工业应用，达到了降耗节支的目的。主要技术发明点如下： (1) 提出了非均相混合计算新方法，发明了高相含率搅拌反应器数值放大新技术。基于非均相体系微观混合的模拟，实现调控界面对流、强化非均相混合；提出了多相显式代数应力模型、欧拉模型两相大涡模拟等反应器数值新方法，解决了高相含率反应器的非均相混合差的工业放大难题。 (2) 发明了协同强化非均相传递与反应的新型搅拌反应器。利用数值放大新技术，发明了强化非均相混合的向心流桨、随轴转动的流体分布器等新反应器构型，从微观尺度上提高了工业反应器内传递速率与反应速率的匹配性，进而提高了反应选择性。实施了24台套工业搅拌反应器的创新改造及放大新设计，实现了节能降耗。 (3) 发明了新型反应结晶器及其数值放大技术。采用耦合微观混合、流动与结晶动力学的模型和数值方法，实现了高相含率反应结晶器的热模计算。发明了强化非均相微观混合的搅拌和环流反应结晶器，实现了工业反应结晶器的低成本、短周期的放大，解决了国际工程公司用商业软件没有解决的反应结晶器放大问题。
第三章立式搅拌反应釜设计 第一节推荐的设计程序 一、工艺设计 1、作出流程简图； 2、计算反应器体积； 3、确定反应器直径和高度； 4、选择搅拌器型式和规格； 5、按生产任务计算换热量； 6、选定载热体并计算K值； 7、计算传热面积及夹套高度； 8、计算搅拌轴功率。 二、机械设计 1、确定反应器的结构型式及尺寸； 2、选择材料； 3、强度计算； 4、选用零部件； 5、绘图； 6、提出技术要求。 三、化工仪表选型 四、编制计算结果汇总表 五、绘制反应釜装配图 六、编写设计说明书 第二节釜式反应器的工艺设计 一、反应釜体积和段数的计算 1、间歇釜式反应器： V=V R/φ（3—1） V R=V O(τ+τ') （3—2）式中V—反应器实际体积，m3； V R—反应器有效体积，m3。 1页
2页 V O —平均每秒钟需处理的物料体积，m 3/s ； τ' —非反应时间，s ； τ —反应时间，s ； ?=Af x R A A V dx n 00,τ （3—3） 等温等容情况下 ()? -=Af x A A A r dx C 0 0,τ （3—4） 对一级反应 Af x k -= 11 ln 1τ 对二级反应 ()Af A A x xC x -= 10,0 ,τ φ—装料系数，一般为0.4～0.85，具体数值可按下列情况确定： 不带搅拌或搅拌缓慢的反应釜 0.8～0.85； 带搅拌的反应釜 0.7～0.8； 易起泡沫和在沸腾下操作的设备 0.4～0.6。 2、连续釜式反应器 (1)单段连续釜式反应器： ()φφA A A R r x F V V -= =0, （3—5）其中 F A,O —每秒钟所处理的物料摩尔数，kmol/s 。 对于一级反应：（-γA ）=kC A =kC A,O （1-A x ） 则有效反应体积： ()() 2 0,00,0,1A A A A A A A R KC C C V x kC x F V -= -= 其中 V O —每秒所处理的物料体积，m 3/s 对于二级反应：（-γA ）= ()2 20,21A A A x kC kC -=，代入式（3-5）中 则有效反应体积为：V R =()()2 0,020,01A A A A A A kC C C V x kC x V -=- 其中 A x —转化率，其它符号同前。 (2)多级连续釜式反应器 V= φ ∑=n i i R V 1 ,， 而 V R,i = () ()i A i A i A r C C V ---,1,0 （3—6）