釜式反应器的传热教学案例
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釜式反应器Tank Reactor釜式反应器的学习任务1、了解釜式反应器的基本结构、特点及工业应用。
2、掌握各类釜式反应器的计算。
3、了解釜式反应器的热稳定性。
4、掌握釜式反应器的操作技能。
项目一釜式反应器的结构釜式反应器又称:槽型反应器或锅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。
反应器内常设有搅拌(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。
操作时温度、浓度容易控制,产品质量均一。
在化工生产中,既可适用于间歇操作过程,又可用于连续操作过程;可单釜操作,也可多釜串联使用;但若应用在需要较高转化率的工艺要求时,有需要较大容积的缺点。
通常在操作条件比较缓和的情况下,如常压、温度较低且低于物料沸点时,釜式反应器的应用最为普遍。
一、釜式反应器基本结构釜式反应器的基本结构主要包括: 反应器壳体、搅拌装置、密封装置、换热装置、传动装置。
壳体结构:一般为碳钢材料,筒体皆为圆筒型。
釜式反应器壳体部分的结构包括筒体、底、盖(或称封头)、手孔或人孔、视镜、安全装置及各种工艺接管口等。
封头;反应釜的顶盖,为了满足拆卸方便以及维护检修。
平面形:适用于常压或压力不高时;碟形:应用较广。
球形:适用于高压场合;椭圆形:应用较广。
锥形:适用于反应后物料需要分层处理的场合。
手孔、人孔:为了检查内部空间以及安装和拆卸设备内部构件。
视镜:观察设备内部物料的反应情况,也作液面指示用。
工艺接管:用于进、出物料及安装温度、压力的测定装置。
二、釜式反应器的搅拌装置在化学工业中常用的搅拌装置是机械搅拌装置,典型的机械搅拌装置包括搅拌器:包括旋转的轴和装在轴上的叶轮;辅助部件和附件:包括密封装置、减速箱、搅拌电机、支架、挡板和导流筒等。
搅拌器是实现搅拌操作的主要部件,其主要的组成部分是叶轮,它随旋转轴运动将机械能施加给液体,并促使液体运动。
夹套搅拌反应器设计任务书一、设计内容设计一台夹套搅拌反应器。
二、设计参数和技术特性指标见附表1。
三、设计要求1.进行罐体和夹套设计计算;2.选择支座形式;3.手孔校核计算;4.选择接管、管法兰、设备法兰;5.进行搅拌传动系统设计;(1)进行传动系统方案设计;(2)作带传动设计计算:定出带型,带轮相关尺寸;(3)选择轴承;(4)选择联轴器;(5)进行罐内搅拌轴的结构设计、搅拌器与搅拌轴的连接结构设计;6.选择轴封形式;7.绘制装配图(1#);8.大V带轮零件图(3#);9.编制技术要求;10.编写设计说明书。
(1)封面;(2)目录;(3)任务书;(4)设计计算:要有详细的设计步骤及演算过程;(5)对本设计的评价及心得体会;(6)用B5大小纸书写。
表 1夹套反应釜设计任务书简图 设计参数及要求容器内 夹套内工作压力, Mpa<2.2 <2.3 设计压力, MPa2.2 2.3 工作温度, ℃<150 <200 设计温度, ℃150 200 介质 有机溶剂 蒸汽或水全容积,m 操作容积, 3 3.83.04 m传热面积, 3 ≥6 m2 腐蚀情况 推荐材料 微弱Q235-A推进式搅拌器型式 搅拌轴转 210 3.4 速,r/min轴功率,kW接管表公称尺寸 符号 连接面形式 用途 DN25 2580 65 25 40 25 ab cdef突面 突面 蒸汽入口 加料口 视镜 凹凸面 突面 温度计口 空气口 放料口 水出口 突面 突面 g突面 h 100 突面 手孔目录1.夹套反应釜的结构 (5)1.1夹套反应釜的功能和用途...................................1.2夹套反应釜的反应条件.....................................2.设计标准 (6)3.设计方案的分析和拟定 (6)4.各部分结构尺寸的确定和设计计算.............................. - 8 -4.1罐体和夹套的结构设计.....................................4.1.1罐体几何尺寸计算.................................. - 9 -4.1.2夹套几何尺寸计算................................. - 10 -4.2夹套反应釜的强度计算.....................................4.2.1强度计算(按内压计算强度) (12)4.2.2稳定性校核(按外压校核厚度) (14)4.2.3水压试验校核 (17)4.3反应釜的搅拌器...........................................4.3.1搅拌装置的搅拌器 (18)4.3.2搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计 (19)4.3.3搅拌装置的搅拌轴设计 (19)4.4反应釜的传动装置设计....................................4.4.1常用电机及其连接尺寸 (21)4.4.2釜用减速机类型、标准及其选用 (22)4.4.3 V带减速机 (22)4.4.4凸缘法兰 (24)4.4.5安装底盖 (25)4.4.6机架 (25)4.4.7联轴器 (27)4.5反应釜的轴封装置设计.....................................4.5.1填料密封 (27)4.5.2机械密封 (28)4.6反应釜的其他附件设计 (29)4.6.1支座 (29)4.6.2手孔和人孔 (30)4.6.3设备接口 (30)5.设计小结................................................... - 31 -6.参考文献 (36)设计说明书1.夹套反应釜的结构夹套反应釜主要由搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管和一些附件组成。
第二章釜式反应器§2.1 概述精细化工生产中经常遇到气-液、液-液和液-固相反应,应用最为广泛的一类反应设备是釜式反应器。
它们被用于进行许多不同的反应过程,例如:硝化、还原、磺化、碱熔、氯化和缩合等,以及各种辅助过程,例如:溶解、稀释、中和、酸化、混合等。
图2.1是一种标准的釜式反应器。
它由钢板卷焊制成圆筒体,再焊接上由钢板压制的标准釜底,并配上釜盖、夹套、搅拌器等部件。
左图是一种典型的釜式反应器,由图可见其结构主要由以下几部分组成:壳体结构、搅拌器、密封装置和换热装置。
釜式反应器具有各种各样的搅拌装置、不同形式的传热装置,并且同时又装配着许多零件,这些零件和结构往往也可能以不同的组合形式出现在其它形式的反应设备中,因此我们仔细研究这类设备的结构之后,对于其他形式的反应器的结构也就不难理解和掌握了。
釜式反应器一般在常压之下操作,也可以在加压之下操作。
但即使是在常压之下操作的反应釜,一般也将它设计到能耐三个大气压,因为工业上常利用压缩气体从设备内压出液体物料。
而压料用的压缩气体的压力一般在三个大气压以下。
既然有在加压之下使用的可能性,那么就必须具有能保证内部空间密闭性的结构。
这种密闭结构对于那些能放出具有危险性(易燃、易爆、有毒)的蒸汽或气体的物料也是必须的。
因此按照3-4个大气压设计的反应釜是应用得非常广泛的一类设备。
§2.2釜式反应器的壳体结构(1)罐体碟形球形锥形平面形图2.3 釜式反应器的壳体结构釜式反应器容积和结构尺寸,有国家标准。
在选型和设计时可以参考。
釜式反应器的壳体结构包括筒体、底、盖(或称封头)、手孔或人孔、视镜及各种工艺接管口等。
釜式反应器的筒体皆制成圆筒形。
釜底和釜盖常用的形状有平面形、碟形、椭圆形和球形,釜底也有锥形,见图。
图2.4 罐体及罐体的焊接罐体是将钢板卷成圆筒形,沿着直线进行V形加强焊而制成的。
罐体的高度,除了应符合生产过程的要求外,通常尽可能使罐体的高度接近罐体的直径,或尽可能按钢板的规格考虑。