《搅拌釜式反应器设计条件》

1.绪论搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散,从而达到均匀混合；也可以加速传热和传质过程。

在工业生产中，搅拌操作是从化学工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等，作为工艺过程的一部分而被广泛应用。

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，或使气体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是比较弱的，对于几千毫帕.秒以上的高黏度液体是难以适用的。

但气流搅拌无运动部件，所以在处理腐蚀性液体，高温高压条件下的反应液体的搅拌是很便利的。

在工业生产中，大多数的搅拌操作是机械搅拌。

搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。

从1-1图中可以看出，一台反应釜大致由：釜体部分、传热、搅拌、传动及密封等装置组成。

釜体部分有包容物料反应的空间，由筒体及上下封头组成传热装置是为了送入或带走热量，图中的是夹套传热装置结构。

搅拌装置由搅拌器与搅拌轴组成。

为了给搅拌传动，就需要传动的装置，用电机经V带传动，蜗杆减速机减速后，在经过联轴器带动搅拌器转动。

反应釜上的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；动密封是指转轴出口处的机械密封或填料密封等。

反应釜上还根据工艺要求配有各种接管口、人孔、手孔、视镜及支座等部件。

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，工作温度，工作介质及腐蚀情况，传热面积，搅拌形式，转速及功率，配备哪些接管等几项内容。

这些要求一般以表格及示意图形式反应在工艺人员提出的设备设计要求当中。

搅拌设备在工业中的作用和地位:化工过程可分为传递过程(热量传递、质量传递的物理过程)和化学反应过程。

通常，反应设备都是过程工业的核心设备。

本课题之所以介绍搅拌设备，这是因为搅拌设备是一种典型的在静态容器的基础上加入动态机械的特殊设备。

搅拌反应釜的设计
首先，反应釜的材料选择至关重要。

一般来说，反应釜的材料需要具有良好的化学稳定性和耐腐蚀性。

常见的材料有不锈钢、玻璃钢和钛合金等。

根据反应的性质和要求，要选择适当的材料。

其次，搅拌器的设计也非常重要。

搅拌器的作用是将反应物料充分混合，并加速反应的进行。

搅拌器的设计应考虑到反应物料的流动性、黏度和反应速率等因素。

一般而言，搅拌器的转速越高，混合效果越好，但也会带来更大的能量消耗和机械磨损。

因此，在设计搅拌器时需要平衡混合效果和能耗。

此外，搅拌反应釜的传热方式也需要考虑。

传热方式对于反应速率和产物质量有着重要影响。

常见的传热方式有对流传热、传导传热和辐射传热等。

根据反应物料的特性和反应的要求，选择合适的传热方式。

另外，反应釜的安全性也是设计过程中需要重点考虑的因素之一、反应釜在使用中可能会面临高温、高压和腐蚀性物料等风险。

因此，在设计过程中需要考虑到防爆、防腐蚀和泄漏的措施，确保操作人员和设备的安全。

此外，搅拌反应釜还需要考虑操作的便捷性和清洁性。

设计时应尽量考虑设备的结构紧凑、易于维修和清洗。

这样不仅可以提高生产效率，还方便了设备的管理和维护。

总结起来，搅拌反应釜的设计需要综合考虑材料选择、搅拌器设计、传热方式、安全性和操作便捷性等多个因素。

只有在充分考虑这些因素的基础上进行设计，才能使搅拌反应釜具备高效、安全、可靠和易于维护的特点，满足不同行业的需求。

连续连续搅拌釜式反应器搅拌釜式反应器搅拌釜式反应器（（CSTR ）控制系统设计1. 前言连续搅拌釜式反应器（continuous stirred tank reactor ，简称为CSTR ）是聚合化学反应中广泛使用的一种反应器，该对象是过程工业中典型的、高度非线性的化学反应系统。

在早期反应釜的自动控制中，将单元组合仪表组成位置式控制装置，但是化学反应过程一般都有很强的非线性和时滞性，采用这种简单控制很难达到理想的控制精度。

随着计算机技术和PLC 控制器的发展，越来越多的化学反应采用计算机控制系统，控制方法主要为数字PID 控制。

但PID 控制是一种基于对象有精确数学模型的线性过程，而CSTR 模型最主要的一个特征就是非线性，因此PID 控制在这一过程中的应用受到限制。

随着现代控制理论和智能控制的发展，更加先进有效的控制方法应用于CSTR 的控制，如广义预测控制，神经模糊逆模PID 复合控制，自抗扰控制，非线性最优控制，基于逆系统方法控制，基于补偿算子的模糊神经网络控制，CSTR 的非线性H ∞控制等。

但任何一种复杂的化工反应过程都不能用一种简单的控制方式达到理想的控制效果。

目前先进的反应釜智能控制技术就是将智能控制理论和传统的控制方法相结合，如钟国情、何应坚等于1998年对基于专家系统的CSTR 控制系统进行了研究[1]，宫会丽、杨树勋等于2003年发表了关于PID 参数自适应控制的新方法[2]，冯斌、须文波等于1999年阐述了利用遗传算法的寻优PID 参数的模型参考自适应控制方法等[3]。

但由于这些控制方法的算法比较复杂，在算法的工程实现、现场调试及通用型方面存在着局限性，因此研究一种相对简单实用的CSTR 控制方法，更易为工程技术人员所接受。

本文在对CSTR 过程及其数学模型进行详细分析的基础上，针对过程的滞后性，采用Smith 预估算法与PID 控制相结合的方法实现CSTR 过程的控制，该方法具有实用性强及控制方法简单等特点，基于西门子PCS7系统完成了CSTR 过程控制系统设计。

<<化工容器>>课程设计—搅拌反应釜设计:学号:专业:学院:指导老师:年月日目录一设计容概述1. 1 设计要求1. 2 设计步骤1. 3 设计参数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 支撑与密封设计四参考文献一设计容概述（一）设计要求：压力容器的基本要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。

强度计算书的容至少应包括：设计条件，所用规和标准、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，接管表等容。

简图示意性地画出了容器的主体，主要件的形状，部分结构尺寸，接管位置，支座形式及其它需要表达的容。

（二）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。

（三）设计参数：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, 3m 1.0 操作容积, 3m0.80 传热面积, 2m 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、罐体和夹套的结构设计(一) 几何尺寸1-1全容积 V=1.0m 3 1-2 操作容积V 1=0.80 m 3 1-3 传热面积 F=3m 2 1-4 釜体形式：圆筒形 1-5 封头形式：椭圆形 1-6 长径比 i= H 1/ D 1=1.61-7 初算筒体径 1D ≈ 带入计算得：1D ≈0.9267m 1-8 圆整筒体径 1D =1000mm1-9 1米高的容积1m V 按附表D-1选取 1m V =0.785 m 3 1-10 釜体封头容积1V 封 按附表D-2选取 1V 封=0.1505 m 3 1-11 釜体高度1H =(V-1V 封)/ 1m V =1.08m 1-12圆整釜体高度1H =1100mm1-13 实际容积V=1m V *1H +1V 封=0.636*1.43m +0.11133m =1.0143m 1-14 夹套筒体径2D 按表4-3选取得：2D =1D +100=1100mm 1-15 装料系数η=V 操/V=0.8 1-16操作容积V 操=0.83m1-17 夹套筒体高度2H ≥(ηV-1V 封)/1m V =0.827 1-18 圆整夹套筒体高度2H =900mm1-19 罐体封头表面积1F 封 按附表D-2选取 F 1封=1.16252m 1-20 一米高筒体表面积 1m F 按附表D-1选取 F 1m =3.142m1-21 实总传热面积 按式4-5校核 F=F 1m *H 2+F 1封=3.14*0.9+1.1625=3.6252m >32m 。

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。

目录0.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.确定内筒的材料和壁厚 (4)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)0.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反应釜的H/D i 值如表1所示。

连续连续搅拌釜式反应器搅拌釜式反应器搅拌釜式反应器（（CSTR ）控制系统设计1. 前言连续搅拌釜式反应器（continuous stirred tank reactor ，简称为CSTR ）是聚合化学反应中广泛使用的一种反应器，该对象是过程工业中典型的、高度非线性的化学反应系统。

在早期反应釜的自动控制中，将单元组合仪表组成位置式控制装置，但是化学反应过程一般都有很强的非线性和时滞性，采用这种简单控制很难达到理想的控制精度。

随着计算机技术和PLC 控制器的发展，越来越多的化学反应采用计算机控制系统，控制方法主要为数字PID 控制。

但PID 控制是一种基于对象有精确数学模型的线性过程，而CSTR 模型最主要的一个特征就是非线性，因此PID 控制在这一过程中的应用受到限制。

随着现代控制理论和智能控制的发展，更加先进有效的控制方法应用于CSTR 的控制，如广义预测控制，神经模糊逆模PID 复合控制，自抗扰控制，非线性最优控制，基于逆系统方法控制，基于补偿算子的模糊神经网络控制，CSTR 的非线性H ∞控制等。

但任何一种复杂的化工反应过程都不能用一种简单的控制方式达到理想的控制效果。

目前先进的反应釜智能控制技术就是将智能控制理论和传统的控制方法相结合，如钟国情、何应坚等于1998年对基于专家系统的CSTR 控制系统进行了研究[1]，宫会丽、杨树勋等于2003年发表了关于PID 参数自适应控制的新方法[2]，冯斌、须文波等于1999年阐述了利用遗传算法的寻优PID 参数的模型参考自适应控制方法等[3]。

但由于这些控制方法的算法比较复杂，在算法的工程实现、现场调试及通用型方面存在着局限性，因此研究一种相对简单实用的CSTR 控制方法，更易为工程技术人员所接受。

本文在对CSTR 过程及其数学模型进行详细分析的基础上，针对过程的滞后性，采用Smith 预估算法与PID 控制相结合的方法实现CSTR 过程的控制，该方法具有实用性强及控制方法简单等特点，基于西门子PCS7系统完成了CSTR 过程控制系统设计。

搅拌反应釜的设计首先，搅拌反应釜的容器设计非常重要。

首先，容器应具有足够的强度和刚度，以承受压力、真空和温度变化。

常见的容器材料包括不锈钢、玻璃钢和碳钢等。

其次，容器的形状应使得反应物质能充分混合，通常选择圆柱形或圆锥形，以便搅拌器能够轻松混合反应物。

接下来，搅拌系统是搅拌反应釜中的核心组成部分。

搅拌器通常由电动机、传动轴和搅拌叶片组成。

电动机可以选择交流电机或直流电机，其功率应根据反应物质的黏度和容器尺寸来选择。

传动轴应有足够的强度和刚度，以承受搅拌器的输出扭矩。

搅拌叶片的选择应考虑传热和混合效果，常见的叶片包括锚形、双螺带、涡轮型等。

传热系统也是搅拌反应釜设计中不可忽视的要素。

传热系统通常包括加热和冷却装置。

加热装置可以选择蒸汽、电加热或火焰加热等方式。

对于加热装置，需要考虑能耗、温度控制和安全性等因素。

冷却装置可以是夹套式、内部盘管式或外部冷却器式，其选择应根据反应液的特性来确定。

最后，操作要求对于搅拌反应釜的设计也非常关键。

操作要求包括物料的进料与排放、反应条件的控制、安全监测等。

进料与排放系统应具备可靠的密封性，以防止反应物质的泄漏。

反应条件的控制可以通过温度、压力、搅拌速度和添加剂的控制来实现。

此外，还需要安装安全设备，如压力释放阀、温度传感器、液位传感器等，以确保反应釜的安全运行。

综上所述，搅拌反应釜的设计涉及容器设计、搅拌系统、传热系统和操作要求等多个方面。

通过合理设计，可以实现反应物质的充分混合和传热，以满足不同反应的要求。

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 (17)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12.2.7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 (25)(六)、容器附件 (26)6.1手孔和人孔 (27)6.2设备接口 (27)6.2.1接管与管法兰 (27)6.3视镜 (28)四、设计结果汇总 (31)五、参考资料 (33)六、后记 (35)七、设计说明书评定 (37)八、答辩过程评定 (37)一、设计任务书设计题目：夹套反应釜的设计设计条件：设计参数及要求设计参数及要求简图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水蒸气全容积/m3 2.5操作容积/ m3 2.0传热面积/ m2>3腐蚀情况微弱推荐材料Q345R或Q245R搅拌器型式浆式200搅拌轴转速/(r/min)轴功率/kW 4工艺接管表符号公称尺寸连接面形式A 25 PL/RF 蒸汽入口B 65 PL/RF 进料口C1，2100 - 视镜D 25 PL/RF 温度计管口E 25 PL/RF 压缩空气入口F 40 PL/RF 放料口G 25 PL/RF 冷凝水出口设备安装场合室内二、设计方案简介三、工艺计算及主要设备计算（一）、罐体和夹套的结构设计夹套式反应釜是由罐体和夹套两大部分组成的。

专业：化学工程与工艺目录一、设计任务.............................................................................................................................. - 1 -二、确定反应器及各种条件...................................................................................................... - 1 -三、反应釜相关数据的计算...................................................................................................... - 1 -1.体积................................................................................................................................... - 1 -2.内筒的高度和内径........................................................................................................... - 2 -3.内筒的壁厚....................................................................................................................... - 2 -四、夹套的计算.......................................................................................................................... - 3 -1.夹套的内径和高度........................................................................................................... - 3 -2.夹套壁厚........................................................................................................................... - 3 -五、换热计算.............................................................................................................................. - 3 -1.所需的换热面积............................................................................................................... - 3 -2.实际换热面积................................................................................................................... - 4 -3.冷却水流量....................................................................................................................... - 4 -六、搅拌器的选择...................................................................................................................... - 4 -七、设计结果一览表................................................................................................................ - 5 -八、参考文献.................................................................................................... 错误!未定义书签。

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、对搅拌设备的要求也比较复杂。

如炼油厂的硅铝反应器、大浆罐、钡化反应釜、硫磷化反应釜、烃化反应釜、白土混合罐等都是装有各种不同型式搅拌器的搅拌设备。

搅拌反应釜设计1
搅拌反应釜设计1
首先，在搅拌反应釜的设计中，必须考虑到反应过程中的热效应。

反
应过程中会产生热量，这些热量需要通过搅拌反应釜的冷却系统进行散热，以保持反应的稳定进行。

冷却系统可以采用传统的外循环或内循环方式，
或者是采用内部管道或多级散热系统进行冷却。

同时，还要考虑到反应过
程中产生的高温或低温对反应釜本身的影响，采用相应的材料和保温措施。

其次，搅拌反应釜的设计还需要考虑到物料的输送和分离。

在反应过
程中，需要向反应釜中加入原料，并在反应结束后将产物从反应釜中取出。

因此，反应釜需要设计合理的进料口和出料口，以便于物料的加入和取出。

同时，在反应过程中，可能会产生副反应或产物沉积，需要采取相应的措
施进行物料的分离和清理。

此外，搅拌反应釜的搅拌方式也是设计中需要考虑的重要因素之一、
不同的搅拌方式会对反应过程的混合程度和反应速率产生影响。

常见的搅
拌方式包括搅拌桨、锚式搅拌器、螺旋搅拌器等。

选择合适的搅拌方式需
要考虑到反应物料的性质、反应速率和混合程度等因素。

最后，在搅拌反应釜的设计中，需要考虑安全性。

反应过程中可能产
生有毒、易燃或易爆的物质，需要采取相应的安全保护措施，如防爆电机、恒温控制系统、压力释放装置等。

此外，还需要设计合理的操作控制系统，以保障操作人员的安全。

总之，搅拌反应釜的设计需要综合考虑热效应、物料输送和分离、搅
拌方式以及安全性等多个因素。

合理的设计可以提高反应效率，降低生产
成本，并确保操作的安全性。

搅拌反应釜的设计首先，搅拌反应釜的设计应考虑反应物料的特性。

反应物料的粘度、流动性、溶解性等特性将影响搅拌反应釜的设计需求。

例如，对于高粘度物料，采用较大功率的搅拌器以确保足够的剪切力和混合效果。

对于易挥发的物料，需要在设计中考虑密封性能，以防止物料的挥发和泄漏。

其次，反应条件是设计搅拌反应釜时需要考虑的重要因素之一、反应温度、压力、pH值等条件将直接影响反应釜的材料选择、加热方式、冷却方式等。

例如，在高温反应中，需要采用耐高温的材料以及在设计中考虑热交换的效果，以保持适当的反应温度。

在高压反应中，需要选用抗压能力强的材料，并加强容器的结构设计。

搅拌效果是搅拌反应釜设计的另一个关键因素。

搅拌器的选择和布置将直接影响搅拌反应釜的混合效果。

常用的搅拌器类型包括桨叶式、锚式、涡轮式等。

根据物料的特性和反应需求，选择适当的搅拌器，并调整其转速和位置以达到理想的混合效果。

同时，搅拌反应釜的传热性能也需要在设计中加以考虑。

传热效率直接关系到反应速率和产品质量。

适当的加热方式和冷却方式可以提高传热效率，加快反应速率。

常用的加热方式包括外加热、内加热、夹套加热等，冷却方式则可以选择内部冷却管、外部冷却卷管等。

此外，在搅拌反应釜的设计中，还需要考虑操作安全性和维护便捷性。

合理的设备布局、完善的安全防护措施可以减少操作风险，降低事故发生的可能性。

同时，设计中应对设备易损件、易磨损部件进行合理配置和选材，以便于后期的检修和更换。

除了以上设计要素，还需要考虑实际生产需求、经济性和环保性等因素。

对于大规模生产，需要考虑设备的批量生产和自动化程度；对于小规模生产，需要考虑设备的灵活性和多功能性。

在设计过程中，还要尽量减少对环境的污染，选择环保材料和采取节能减排措施。

总之，搅拌反应釜的设计应综合考虑反应物料特性、反应条件、搅拌效果、传热性能、操作安全性、维护便捷性等多个因素，以满足不同反应需求的稳定、高效运行。

通过合理的设计和选材，可以确保搅拌反应釜的长期稳定运行，并提高产品质量和生产效率。

反应釜的搅拌装置设计
摘要：搅拌反应釜是一种混合反应物的设备，用于提高反应速率、增
加反应体积、提高产物质量等，因此，搅拌反应釜的搅拌装置设计是一个
重要话题。

本文对搅拌反应釜的搅拌装置进行详细的描述，并结合实际反
应釜使用的搅拌方式，分析搅拌反应釜的搅拌装置设计所需考虑的各个方面。

从反应反应釜的实际应用看，搅拌反应釜的搅拌装置设计应遵循以下
原则：首先，搅拌装置的结构需要能够使反应物达到最佳的混合状态，并
且在最短的时间内完成反应过程；其次，搅拌装置要具备合理的储存容量，能够将大量细微的物质混合溶解；第三，搅拌装置应有良好的均匀性，反
应物的各个部分都要在搅拌的过程中得到均匀的混合；最后，搅拌装置应
有足够的动力储备，能够满足不同种类的反应釜的搅拌需求。

1.8m3搅拌釜式反应器设计搅拌釜式反应器由搅拌器和釜体组成。

搅拌器包括传动装置，搅拌轴（含轴封），搅拌桨;釜体包括筒体，夹套和内件，盘管，导流筒等。

工业上应用的搅拌釜式反应器有成百上千种，按反应物料的相态可分成均相反应器和非均相反应器两大类。

非均相反应器包括固-液反应器，液-液反应器，气-液反应器和气-液-固三相反应器。

本次设计的釜式反应器适用性广操作弹性大，是工业生产中最广泛使用的反应器。

1 前言1.1 反应器的现状及发展前景反应釜的广义理解即有物理或化学反应的不锈钢容器，通过对容器的结构设计与参数配置，实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混合功能。

随之，反应过程中的压力要求对容器的设计要求也不尽相同。

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、操作条件等不尽相同，反应釜的设计结构及参数不同，即反应釜的结构样式不同，属于废标的容器设备。

不锈钢反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品等生产型用户和各种科研实验项目的研究，用来完成水解、中和、结晶、蒸馏、储存、氢化、烃化、聚合、缩合、加热混配、恒温反应等工业过程的容器。

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。

搅拌釜式反应器，这种反应器是工业生产中最广泛采用的反应器形式，适用于各种相态物料的反应。

反应釜中设有各种不同型式的搅拌、传热装置，可适应不同性质的物料和不同热效应的反应，以保持反应物料在釜内合理地流动、混合和料号的传热。

搅拌釜式反应器既可间隙操作也可连续操作或半连续操作，既可单釜操作，又可多釜串联操作。

搅拌釜式反应器的使用性广，操作弹性大，浓度容易控制。

它通常由釜体、换热装置。

搅拌器和传动装置等构件组成。

湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计1.8m3搅拌式反应釜设计DESIGN 1.8M3AGITATED REACTOR学生姓名：李建军学号：200841914526年级专业及班级：2008级机械设计制造及其自动化（五）班指导老师及职称：汤兴初副教授学部：理工学部湖南·长沙提交日期：2012年05月湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。

除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。

同时，本论文的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

毕业设计作者签名：年月日目录摘要 (1)关键词 (1)1前言 (1)1.1 反应器的现状及发展前景 (1)1.2 搅拌式反应釜结构设计及其工作原理示图 (2)2 设计条件及设计内容分析 (3)2.1反应釜设计的内容主要有 (3)3 反应釜釜体的设计 (3)3.1 釜体DN的确定 (3)3.1.1 釜体DN的确定 (3)3.2釜体筒体壁厚的设计 (3)3.2.1 设计参数的确定 (3)3.2.2 筒体壁厚的设计 (4)3.3 釜体封头的设计 (4)3.3.1 封头的选型 (4)3.3.2 设计参数的确定 (4)3.3.3 封头的壁厚得设计 (4)3.3.4封头的直边尺寸、体积的确定 (4)3.4 筒体长度H的设计 (5)3.4.1 筒体长度H的设计 (5)3.4.2 釜体长径比校核 (5)3.5 外压筒体壁厚的设计 (5)3.5.1设计外压的确定 (5)3.5.2 试差法设计外压筒体的壁厚 (5)3.5.3 图算法设计筒体的壁厚 (5)3.6 外压封头壁厚得设计 (6)3.6.1 设计外压得确定 (6)3.6.2 封头壁厚得计算 (6)4 反应釜夹套得设计 (6)4.1 夹套釜体DN，PN得确定 (6)4.1.1 夹套釜体DN得确定 (6)4.1.2 夹套釜体PN得确定 (6)4.2 夹套筒体的设计 (7)4.2.1 设计参数的确定 (7)4.2.2 夹套筒体壁厚的设计 (7)4.2.3夹套筒体的高度确定 (7)4.3夹套封头的设计 (7)4.3.1 封头的选型 (7)4.3.2 设计参数的确定 (8)4.3.3 封头的壁厚的设计 (8)4.3.4 封头的直边尺寸、体积与重量的确定 (8)4.3.5 封头结构的设计 (8)4.4 传热面积的校核 (8)5 反应釜釜体及夹套的压力试验 (9)5.1 釜体的水压试验 (9)5.1.1 水压试验压力的确定 (9)5.1.2 液压试验的强度校核 (9)5.1.3 压力表得量程 (9)5.1.4 水压试验的操作过程 (9)5.2.1 气压试验压力的确定 (9)5.2.2 气压试验的强度校核 (10)5.2.3 气压试验的操作过程 (10)5.3 夹套的液压试验 (10)5.3.1 水压试验压力的确定 (10)5.3.2 液压试验的强度校核 (10)5.3.3 压力表的量程、水温的要求 (10)5.3.4 水压试验的操作过程 (10)6 反应釜附件的选型及尺寸设计 (11)6.1 釜体法兰联接结构的设计 (11)6.1.1 法兰的设计 (11)6.1.2 密封面形式的选型 (11)6.1.3 螺栓、螺母的尺寸规格 (12)6.1.4 法兰、垫片、螺栓、螺母、垫圈的材料 (12)6.2 选用手孔，视镜等和工艺接管的设计 (12)6.2.1 手孔 (12)6.2.2 视镜 (12)6.2.3 进料管口 (12)6.2.4 温度计 (13)6.2.5 出料口 (13)6.2.6 安全阀接口 (13)6.2.7 冷凝器接口i和压力表接管e (13)6.2.8 加热蒸汽进口 (13)6.3 管法兰尺寸的设计 (13)6.3.1 管法兰的选型 (13)6.3.2 管法兰的尺寸 (13)6.4 垫片尺寸及材质 (14)6.4.1 垫片的结构 (14)6.4.2 密封面形式及垫片尺寸 (15)6.5 手孔的设计 (15)6.5.1 手孔的结构 (15)6.5.2 手孔尺寸 (15)6.6 视镜的设计 (16)6.6.2 视镜的结构 (17)6.6.3 视镜的规定标记、标准图号、视镜的尺寸及材料 (17)6.6.4 视镜标准件的材料应符合表9的规定 (17)6.7 支座的选型 (18)6.7.1 支座的选型及尺寸的初步设计 (17)6.7.2 支座载荷的校核计算 (19)7 搅拌装置的选型与尺寸设计 (19)7.1 搅拌轴直径的初步计算 (19)7.1.1 搅拌轴直径的设计 (19)7.1.2 搅拌轴刚度校核 (19)7.2 搅拌轴临界转速校核计算 (19)7.3 联轴器的型式及尺寸的设计 (19)7.3.1 联轴器型式的确定 (19)7.3.2 联轴器的结构及尺寸 (20)7.3.3 联轴节的零件及材料 (20)7.4 搅拌桨尺寸的设计 (21)7.4.1 桨式搅拌桨的结构 (21)7.4.2 桨式搅拌桨的尺寸 (21)7.4.3 桨式搅拌桨零件明细表 (21)7.5 搅拌轴的结构及尺寸的设计 (22)7.5.1 搅拌轴长度的设计 (22)7.5.2 搅拌轴的结构 (22)8 传动装置的选型与尺寸设计 (22)8.1 电动机的选型 (22)8.2 减速器的选型 (23)8.3 机架的设计 (23)8.4 底座的设计 (24)8.5 反应釜的轴封装置设计 (24)8.5.2 轴封装置的结构及尺寸 (25)9 焊缝结构的设计 (25)9.1 釜体上主要焊缝结构的设计 (25)9.2 夹套上的焊缝结构的设计 (28)10 固体物料进口的开孔及补强计算 (29)10.1 封头开固体物料进口后被削弱的金属面积A的计算 (29)10.2 有效补强区内起补强作用的金属面积的计算 (30)10.2.1 封头起补强作用金属面积A的计算 (30)1的计算 (30)10.2.2 接管起补强作用金属面积A2的计算 (30)10.2.3 焊缝起补强作用金属面积A310.3 判断是否需要补强的依据 (30)11 结论 (31)参考文献 (31)致谢 (32)附录 (33)1.8m3搅拌釜式反应器设计学生：李建军指导老师：汤兴初(湖南农业大学东方科技学院,长沙410128)摘要：搅拌釜式反应器由搅拌器和釜体组成。

1.8m3搅拌釜式反应器设计搅拌釜式反应器由搅拌器和釜体组成。

搅拌器包括传动装置，搅拌轴（含轴封），搅拌桨; 釜体包括筒体，夹套和内件，盘管，导流筒等。

工业上应用的搅拌釜式反应器有成百上千种，按反应物料的相态可分成均相反应器和非均相反应器两大类。

非均相反应器包括固- 液反应器，液- 液反应器，气-液反应器和气- 液-固三相反应器。

本次设计的釜式反应器适用性广操作弹性大，是工业生产中最广泛使用的反应器。

1 前言1.1 反应器的现状及发展前景反应釜的广义理解即有物理或化学反应的不锈钢容器，通过对容器的结构设计与参数配置，实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混合功能。

随之，反应过程中的压力要求对容器的设计要求也不尽相同。

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、操作条件等不尽相同，反应釜的设计结构及参数不同，即反应釜的结构样式不同，属于废标的容器设备。

不锈钢反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品等生产型用户和各种科研实验项目的研究，用来完成水解、中和、结晶、蒸馏、储存、氢化、烃化、聚合、缩合、加热混配、恒温反应等工业过程的容器。

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。

搅拌釜式反应器，这种反应器是工业生产中最广泛采用的反应器形式，适用于各种相态物料的反应。

反应釜中设有各种不同型式的搅拌、传热装置，可适应不同性质的物料和不同热效应的反应，以保持反应物料在釜内合理地流动、混合和料号的传热。

搅拌釜式反应器既可间隙操作也可连续操作或半连续操作，既可单釜操作，又可多釜串联操作。

搅拌釜式反应器的使用性广，操作弹性大，浓度容易控制。

它通常由釜体、换热装置。

搅拌器和传动装置等构件组成。

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 3H=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 =44.1398.085.0*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 ，因为有夹套有安全阀，所以P ＝1.1P w 那么P ＝0.33MPa ，因为内部夹套无法探伤，故取φ＝0.60 根据夹套的钢板厚度负偏差c 1=0.6mm,单面腐蚀取腐蚀余量c 2=1.0mm 。

设计条件及设计内容分析由设计条件单可知，设计的反应釜容积为1.8m3、操作容积为1.54m3;搅拌装置配置的电机功率为3.0KW、搅拌轴转速为85r/min、搅拌桨形式为框式；加热方式为用夹套内导热油进行电加热；装置上有8个工艺接管、2个视镜、4个耳式支座、10个电加热套管、1个固体物料进口、1个测控接管。

反应釜设计的主要内容有：（1）、釜体的强度、刚度、稳定性计算和机构设计；（2）、夹套的强度、刚度计算和结构设计；（3）、设计釜体的法兰连接结构、选择接管、管法兰；（4）、人孔的选型及补强计算；（5）、支座的选型及验算；（6）、视镜的选型；（7）、焊缝的结构及尺寸设计；（8）、电机、减速机的选型；（9）、搅拌轴及框式搅拌桨的尺寸设计；（10）、选择联轴器；（11）、设计机架结构及尺寸；（12）、设计底盖结构及尺寸；（13）、选择轴封形式；（14）、绘制总装配图及搅拌轴零部件等。

第一章反应釜釜体的设计1.1 釜体DN、PN的确定1.1.1 釜体DN的确定对于直立的反应釜来说，釜体的设备容积通常是指圆柱形筒体及下封头所包含的容积，即V=V T+V F式中V T—设备筒体部分容积， m3;VF—封头容积， m3。

根据V及选定的L/Di值，将釜体视为圆柱形筒体，可以初步估算筒体内径，切根据设备条件单可知L/Di=1.1。

有题可知L/Di=1.2 且V=(πDi2/4)·L=1.8则Di =34VπLDi=34*1.83.14*1.1≈1.28，圆整后Di=1300mm，根据规定DN取1200mm。

1.1.2 釜体PN的确定因操作压力为Pw=0.58MPa，查标准得PN=0.6MPa 1.2 釜体筒体壁厚的设计1.2.1 设计参数的确定因釜体上装有安全阀，取P=1.1PwP=1.1Pw=1.1*0.58=0.638MPaPl=ρɡh=1.0*103*10*1.1*1.2*10-6=0.0132MPa由于PL /P=0.01320.638*100%=2.1%<5%因此可以忽略PL 取Pc=P=0.638MPaφ=1.0，（100%无损探伤），C1=0.25，因带有夹套，双面腐蚀C2=1，查表得0Cr18Ni10Ti材料[σ]t=137MPa 1.2.2 筒体壁厚的设计由公式Sn =PcDi2[σ]tφ-P c+C得由Sn =PcDi2[σ]tφ-P c+C=0.638*12002*137*1.0-0.638+0.25+1=4.05mm考虑不锈钢常用厚度为5mm，则取Sn=5mm1.3 釜体封头的设计1.3.1封头的选型由题目可得该反应釜的封头采用标准椭圆形封头，类型是EHA。