烟台大学课程设计
目录
第一章. 绪论 (1)
1.1产品概述 (1)
1.2 合成醇酸树脂的原料 (1)
1.3 醇酸树脂的合成原理 (5)
1.4 合成工艺 (6)
1.4.1 按合成原料分类 (7)
2．聚酯化反应 (8)
1.4.2 按工艺分类 (9)
第二章. 设计内容 (11)
2.1设计依据 (11)
2.2设计原则 (12)
2.2.1生产规模 (12)
2.2.2生产方式 (12)
2.2.3投料方式 (12)
2.2.4流程特点 (12)
2.2.5设备选型原则 (13)
2.2.6生产制度 (13)
2.2.7原料的技术规格 (13)
2.2.8配方设计 (14)
2.3物料衡算过程 (14)
2.4热量衡算 (17)
2.4.1热量衡算概述 (17)
2.4.2热量衡算 (17)
3.1 反应釜与稀释釜的选型 (19)
3.2反应釜与封头厚度的确定 (20)
3.3 搅拌桨 (21)
3.4 支座及夹套的选型 (23)
3.5 视镜人孔及接管 (24)
3.6 搅拌桨电机、减速器 (25)
3.7 油泵的选型 (25)
3.8 输送泵的选型 (26)
3.9 真空缓冲罐的选取 (26)
3.10 废水接收罐的设计 (26)
3.11 CO2系统的确定 (26)
3.12 冷凝器的选择与设计 (27)
参考书目 (27)
心得与体会 (29)
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第一章. 绪论
1·1产品概述
多元醇和多元酸可以进行缩聚反应，所生成的缩聚物大分子主链上含有许多酯基（－COO－），这种聚合物称为聚酯。涂料工业中，将脂肪酸或油脂改性的聚酯
树脂称为醇酸树脂（alkyd resin），而将大分子主链上含有不饱和双键的聚酯称为不饱和聚酯，其它的聚酯则称为饱和聚酯。这三类聚酯型大分子在涂料工业中都有重要的应用醇酸树脂指由多元醇、多元酸与油或其脂肪酸反应生成的产物，它不同于单纯由多元醇、多元酸制成的聚酯树脂。醇酸树脂是由多元醇、多元酸和一元酸缩聚而成的线性树脂，具有合成技术成熟、制造工艺简便、原料易得到以及树脂涂膜综合性能好等特点，在涂料用合成树脂中用量最大用途最广。但醇酸树脂涂料也存在一些缺点，如涂膜干燥缓慢、硬度低、耐水性差等，这将导致施工周期延长，也影响其应用范围。
醇酸树脂同时还具有原料容易获得，生产工艺简易，性能优良，施工方便的特点。同时，它本身就是一种漆料，能制成清漆、磁漆、底漆、腻子等，还可以与硝化棉、过氯乙烯树脂、氨基树脂、氯化橡胶、环氧树脂等合用，提高和改进其他各类涂料产品的性能。
1·2 合成醇酸树脂的原料
一. 多元醇
制造醇酸树脂的多元醇主要有丙三醇（甘油）、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、乙二醇、1，2－丙二醇、1，3－丙二醇等。其羟基的个数称为该醇的官能度，丙三醇为3官能度醇，季戊四醇为四官能度醇。根据醇羟基的位置，有伯羟基、仲羟基和叔羟基之分。它们分别连在伯碳、仲碳和叔碳原子上。
羟基的活性顺序为：伯羟基＞仲羟基＞叔羟基
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常见多元醇的物性见下表：
密度沸溶点(相对分单体名/(g/cm点结构式) 称子质量3) ℃/
丙三醇OHCH(OH)CHHOCH1.26 92.09 18(290) 22（甘油）
三羟甲5956～OH)CHC(CHCH1.1758 134.12 3232基丙烷295（）
季戊四OH)C(CH1.38 136.15 189(260) 42醇
-13.3(197. OH)HO(CH 62.07 1.12 乙二醇222)
二乙二-8.3(244.5 OH)HO(CH)O(CH1.118 106.12 2222 ) 醇OHCH(OH)CHCH 1.036
丙二醇76.09
-60(187.3)
23用三羟甲基丙烷合成的醇酸树脂具有更好的抗水解性、抗氧化稳定性、耐碱性和热稳定性，与氨基树脂有良好的相容性。此外还具有色泽鲜艳、保色力强、耐热及快干的优点。乙二醇和二乙二醇主要同季戊四醇复合使用，以调节官能度，使聚合平稳，避免胶化。
二. 有机酸
有机酸可以分为两类：一元酸和多元酸。
一元酸主要有：苯甲酸、松香酸以及脂肪酸（亚麻油酸、妥尔油酸、豆油酸、菜籽油酸、椰子油酸、蓖麻油酸、脱水蓖麻油酸等）；
多元酸包括：邻苯二甲酸酐（PA）、间苯二甲酸(IPA)、对苯二甲酸(TPA)、顺丁烯二酸酐(MA)、己二酸(AA)、癸二酸(SE)、偏苯三酸酐（TMA）等。多元酸单体中以邻苯二甲酸酐最为常用，引入间苯二甲酸可以提高耐候性和耐化学品性，但其溶点高、活性低，用量不能太大；己二酸(AA)和癸二酸(SE)含有多亚甲基单元，可以用来平衡硬度、韧性及抗冲击性；偏苯三酸酐（TMA）的酐基打开后可以在大分子链上引入羧基，经中和可以实现树脂的水性化，用作合成水性醇酸树脂的水性单体。
一元酸主要用于脂肪酸法合成醇酸树脂，亚麻油酸、桐油酸等干性油脂肪酸感性较好，但易黄变、耐候性较差；豆油酸、脱水蓖麻油酸、菜籽油酸、妥尔油酸黄变较弱，应用较广泛；椰子油酸、蓖麻油酸不黄变，可用于室外用漆和浅色漆的生产。苯甲酸可以提高耐水性，由于增加了苯环单元，可以改善涂膜的干性和硬度，但用量不能太多，否则涂膜变脆。
一些有机酸物性见下表：
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/酸值相对分状态碘值单体名称（mgKOH溶点/℃（25℃）子质量/g）
固785 131 苯酐（PA）148.11
间苯二甲676 166.13 固330 (IPA) 酸顺丁烯二98.06 52.6(199.7)
1145 固(MA) 酸酐己二酸152 146.14 768 固(AA)
癸二酸133 202．24 固(SE)
偏苯三酸192 165 876.5 固酐（）TMA 122 苯甲酸122 460 固340 松香酸70 165 ＞固
桐油酸280 180～β-
220 48.5、固
135 豆油酸285 202 液～195 180液～亚麻油酸280 220
脱水篦麻138195 ～143 187液293 ～油酸120～202 130 195液285 菜油酸～
105180 310 ～液130 妥尔油酸9 263～208 椰子油酸～275 液11
85～185 93
310 ～液175 篦麻油酸～198
566
二聚酸液190
三. 油脂
油类有桐油、亚麻仁油、豆油、棉籽油、妥尔油、红花油、脱水蓖麻油、蓖麻油、椰子油等。
植物油是一种三脂肪酸甘油酯。三个脂肪酸一般不同，可以是饱和酸、单烯酸、双烯酸或三烯酸，但是大部分天然油脂中的脂肪酸主要为十八碳酸，也可能含有少量月桂酸（十二碳酸）、豆蔻酸（十四碳酸）和软脂酸（十六碳酸）等饱和脂肪酸，脂肪酸受产地、气候甚至加工条件的重要影响。
重要的不饱和脂肪酸有：
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油酸（十八碳烯-9-酸）：COOHCH(CH))CH??CH(CH77322亚油酸（十八碳二烯-9，12-酸）：COOH)CH??CH(CHCH(CH)CH??CHCH732224亚麻酸（十八碳三烯-9,12,15-酸）：COOH)??CH(CHCHCHCH??CHCHCHCHCHCH??723222桐油酸（十八碳三烯-9,11,13-酸）COOHCH(CH)????CHCHCHCH??CH(CH)CH73322蓖麻油酸（12-羟基十八碳烯-9-酸）：
COOH)CH??CH(CHCH(CH)CH(OH)CH722532因此，构成油脂的脂肪酸非常复杂，植物油酸是各种饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的混合物。
油类一般根据其碘值将其分为：干性油、不干性油和半干性油。
干性油：碘值≥140，每个分子中双键数≥6个；
不干性油：碘值≤100，每个分子中双键数＜4个；
半干性油：碘值100—140，每个分子中双键数4～6个。
五. 油脂的质量指标
①外观、气味：植物油一般为清澈透明的浅黄色或棕红色液体，无异味，其颜色色号小于5号。若产生酸败，则有酸臭味，表示油品变质，不能使用。
3之间。0.90～0.94 g/cm密度：油比水轻，大多数都在②
③粘度：植物油的黏度相差不大。但是桐油由于含有共轭三烯酸结构，黏度较高；篦麻油含羟基，氢键的作用使其黏度更高。
④酸价: 酸价用来测量油脂中游离酸的含量。通常以消耗一克油中所含的酸，所需的氢氧化钾之量来计量。合成醇酸树脂的精制油的酸价应小于5.0 mg
KOH/g(油)。
⑤皂化值和酯值：皂化1g油中全部脂肪酸所需KOH的毫克数为皂化值；将皂化1g油中化合脂肪酸所需KOH的毫克数称为酯值。
皂化值＝酸值＋酯值
⑥不皂化物：皂化时，不能与KOH反应且不溶于水的物质。主要是一些高级醇类、烃类等。这些物质影响涂膜的硬度、耐水性。
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⑦热析物：含有磷脂的油料（如豆油、亚麻油）中加入少量盐酸或甘油，可使其在高温下（240－280℃）凝聚析出。
为使油品的质量合格，适合醇酸树脂的生产，合成醇酸树脂的植物油必须经过精制才能使用。否则会影响树脂质量甚至合成工艺。精制方法包括碱漂和土漂处理，俗称“双漂”。碱漂主要是去除油中的游离酸、磷脂、蛋白质及机械杂质，也称为“单漂”。“单漂”后的油再用酸性漂土吸附掉色素（即脱色）及其它不良杂质，
才能使用。
目前最常用的精制油品为豆油、亚麻油和蓖麻油。亚麻油属干性油，故干性好，但保色性差、涂膜易黄变。蓖麻油为不干性油，同椰子油类似，保色保光性好。大豆油取自大豆种子，大豆油是世界上产量最多的油脂。大豆毛油的颜色因大豆的品种及产地的不同而异。一般为淡黄、略绿、深褐色等。精炼过的大豆油为淡黄色。大豆油半干性油，综合性能较好。
常见的植物油的主要物性见下表：
/色泽号，密度/(g/cm3钴皂化值酸值油品碘值（铁)
20℃比色法）
12 160桐油6～9 190～195 9～0.936～0.940 ～173
0.97～195 184～0.938 9～12 4 1 亚麻油～197 175～0.921～0.928 9～185～1豆
油4 ～195 12 120～143
0.936～～1浆松油～4
130
195
0.940 16
190尔(妥)
油1～5 125～145 188～195 0.926～0.937 6 水脱蓖麻油12 ～0.924 ～1～5 100116 棉籽油0.917189～198
90.964 ～188 12 4 篦麻油2～81～91 0.955～173～4
253～4 1～7.510.5
0.917～～椰子油268
0.919
1·3 醇酸树脂的合成原理
甘油和苯酐的摩尔比按2;3投料，则该体系的的平均官能度为：（2×3＋3×2）/（2＋3）＝2.4，其Crothers 凝胶点为Pc＝2/2.4＝0.833,因此，若官能团的反应程度超过凝胶点，就生成体型结构缩聚物。其结构可表示如下：
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OOOOO O O C CO CHO CHO CH CH CH CH CH O C
C CH CH222222OO
不能用作成膜物质。这种树脂遇热不融，亦不能溶于有机溶剂，具有热固性，所以制造醇酸树脂时先将甘油与脂肪酸酯化或甘油与油脂醇解生成单脂肪酸甘此时体2官能度的苯酐缩聚。官能度变为使甘油由32官能度，然后再与油酯，摩尔比合成醇酸树脂的理1:1:12线型缩聚体系，苯酐、甘油、脂肪酸按2系为－想
结构为：OOOO=O C CO CH CH CH** O C
C CH CHOO CH2222n OO
ROCROC同时也使大分子链的降低了甘油的官能度，上述大分子链中引入了脂肪酸残基，光泽和柔韧性和施工性。从而提高了漆膜的透明性、结晶度、极性降低，规整度、，则在催干剂的作用下，可在空气中进一步发生若使用干性脂肪酸（或干性油）氧化聚合、干燥成膜。 4 合成工艺·1）脂肪酸法。（2醇酸树脂的合成工艺按所用原料的不同可分为（1）醇解法；安全，利用率高、）熔融法。熔融法设备简单、2从工艺上可以分为（1）溶剂法（但产品色深、结构不均匀、批次性能差别大、工艺操作较困难，主要用于聚酯合溶剂法中常用二甲苯的蒸发带出酯化水，醇酸树脂合成主要采用溶剂法生产。成。经过分水器的油水分离后重新流回反应釜，如此反复，推动聚酯化反应的进行，生成醇酸
二甲苯10 8 7 5 4 3
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1·4按合成原料分类·1
醇解法与脂肪酸法的比较
脂肪酸法醇解法
优点）配方设计灵活，质量易控（（1）成本较低1 2）工艺简单易控）聚合速度较快（2（3（3）原料腐蚀性小）树脂干性较好、涂膜较硬（1）工艺较复杂，成本高（缺点（1）酸值不易下降
2）原料腐蚀性较大（2）树脂干性较差、（冬季投料困）涂膜较软脂肪酸易凝固，（3 难
目前国内两种方法皆有应用，脂肪酸法呈上升趋势。醇解法一
不能互溶，醇解法是醇酸树脂合成的重要方法。由于油脂与多元酸（或酸酐）（或季戊四所以用油脂合成醇酸树脂时要先将油脂醇解为不完全的脂肪酸甘油酯双酯和没有反应醇酯）不完全的脂肪酸甘油酯是一种混和物，其中含有单酯、，
的甘油及油脂，单酯含量是一个重要指标，影响醇酸树脂的质量。其反应如下：OO O C R CH OH CH OH CH O
C RCH122212O LiOH + CHCH OH CH OH + m醇解：nCH O C R O C R
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)
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。
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?= +-
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]。
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
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
目录 一、关于夹套反应釜设计任务说明-------------------------------（2） 二、夹套反应釜设计-------------------------------------------（3） 1.夹套反应釜的总体结构------------------------------------（3） 2.罐体和夹套的设计----------------------------------------（3） 3.反应釜的搅拌装置---------------------------------------（13） 4.反应釜的传动装置---------------------------------------（16） 5反应釜的轴封装置---------------------------------------（22） 6反应釜其它附件-----------------------------------------（23）三、附表----------------------------------------------------（28） 1筒体的容积、面积和质量-------------------------------（28） 2 以内径为公称直径的椭圆封头的型式和尺寸----------------（28） 四、参考----------------------------------------------------（29） 五、附图----------------------------------------------------（30）
课程设计 设计题目搅拌式反应釜设 学生姓名 学号 专业班级过程装备与控制工程 指导教师
“过程装备课程设计”任务书 设计者姓名：班级：学号： 指导老师：日期： 1.设计内容 设计一台夹套传热式带搅拌的反应釜 2.设计参数和技术特性指标 简图设计参数及要求 容器内夹套 内 工作压力， MPa 设计压力， MPa 工作温 度，℃ 设计温 ＜100＜150 度，℃ 蒸汽 介质有机溶 剂 全容积，m3 操作容积， m3 传热面积， ＞3 m2 腐蚀情况微弱 推荐材料Q345R 搅拌器型 推进式 式 250 r/min 搅拌轴转 速 轴功率 3 kW 接管表
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）绘制配料反应釜的总装配图；（7）绘制皮带轮和传动轴的零件图 1罐体和夹套的设计 1.1 确定筒体内径 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1D 按式4-1估算：得D=1084mm. 式中 V －－工艺条件给定的容积，3m ；
i ――长径比，1 1 H i D = （按照物料类型选取，见表4-2） 由附表4-1可以圆整1D ＝1100，一米高的容积1V 米＝0.953m 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 V 封＝0.1983m ，（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==（2.2-0.198）/0.95=0.949m ，圆整高度1H ＝1000mm 。按圆整后的1H 修正实际容积由式 V=V1m ×H1+V 封=0.95×1.000+0.198=1.1483m 式中 V 封m --3封头容积，； 1V 米――一米高的容积3m /m 1H ――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2D 可根据内径1D 由 选工艺装料系数η=0.6~0.85选取，设计选取η＝0.80。 1.4.1夹套高度的计算H2=（ηV-V 封）/V1m=0.758m 1.4.2.夹套筒体高度圆整为2H ＝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=1.398。 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=3.46 1.4.5实际的传热面积F=4.166>3，由《化工设备机械基础》式4-5校核4.166〉3所以传热面积合适。
反应釜设计说明书 已知：反应釜装料量体积 9434.0060L 反应温度 25-80℃ 反应压力1MPa 一、反应釜体积的确定 装料体积 V。=9434.0060L 反应釜容积 V 装料系数η取值范围 0.7-0.9 根据公式 V=ηV。 取反应釜容积 V=12000L 二、反应釜高经比的确定 高经比确定因素 1.高经比越大，夹套传热面积增大，导热率上升 2.高经比越小，搅拌器功率相对增大（搅拌器功率与桨叶半径的5次方成 正比） 3.若反应为发酵反应，则反应速率与空气接触面积正相关 考虑本反应为非发酵反应第三条不予考虑 综合1，2条并参照标准反应釜选用表，取H=3650mm，D=2200mm 三、搅拌功率的确定 搅拌功率P=NpρN3d5 1.其中Np为雷诺系数，根据反应器类型查雷诺曲线图可得Np=5.03 2. N为反应釜转速，转速可取60-100r/min，即1-1.67r/s 3.d为桨叶半径，根据经验，桨叶半径与釜内径之比在0.2至0.5之间，以0.33居多。考虑制作方便，取桨叶半径为800mm。
4. 带入以上数据，可得反应釜搅拌功率为1.6-2.6kW 四、 电动机额定功率的确定 公式PN=(P ′+Ps)/ η 式中 PN 为电动机额定功率 P ′为搅拌功率，1.6-2.6kW Ps 为轴封装置的摩擦损失功率，本装置取0.5kW （最低0.386 kW ） η为传动装置的机械效率，本装置取0.9 根据以上数据可得电动机额定功率为3.4 4kW 五、 釜壁厚的确定 1. 圆筒壳壁壁厚确定 最小壁厚计算公式 P PD t i -= φδδ][2 式中：t ][δ——钢材在设计温度下的许用应力。设计时，计算圆筒壁厚使用。本次计算取用材料抗拉强度下限值为110MPa ，即δb ＝110MPa 。 φ——焊缝系数，设计制造时为1。 Di ——设备圆筒内径，该设备2200mm 。 δ——圆筒最小壁厚。 P ——反应釜设计压力，本设备取2MPa 代数数据，可得δ=20.2mm 考虑介质对筒壁的腐蚀作用及热加工损耗，增加一个壁厚附加量C ，于是实际壁厚应为22mm 2. 封头壁厚的确定 本反应釜采用标准椭圆形封头 m=D/2h=2，故采用公式 δ=20.2mm 考虑介质对筒壁的腐蚀作用及热加工损耗，另外如要考虑一个弯曲减薄量，最终壁厚确定为24mm
烟台大学课程设计 目录 第一章. 绪论 (1) 1.1产品概述 (1) 1.2 合成醇酸树脂的原料 (1) 1.3 醇酸树脂的合成原理 (5) 1.4 合成工艺 (6) 1.4.1 按合成原料分类 (7) 2．聚酯化反应 (8) 1.4.2 按工艺分类 (9) 第二章. 设计内容 (11) 2.1设计依据 (11) 2.2设计原则 (12) 2.2.1生产规模 (12) 2.2.2生产方式 (12) 2.2.3投料方式 (12) 2.2.4流程特点 (12) 2.2.5设备选型原则 (13) 2.2.6生产制度 (13) 2.2.7原料的技术规格 (13) 2.2.8配方设计 (14) 2.3物料衡算过程 (14) 2.4热量衡算 (17) 2.4.1热量衡算概述 (17) 2.4.2热量衡算 (17) 3.1 反应釜与稀释釜的选型 (19) 3.2反应釜与封头厚度的确定 (20) 3.3 搅拌桨 (21) 3.4 支座及夹套的选型 (23) 3.5 视镜人孔及接管 (24) 3.6 搅拌桨电机、减速器 (25) 3.7 油泵的选型 (25) 3.8 输送泵的选型 (26) 3.9 真空缓冲罐的选取 (26) 3.10 废水接收罐的设计 (26) 3.11 CO2系统的确定 (26) 3.12 冷凝器的选择与设计 (27) 参考书目 (27) 心得与体会 (29)
烟台大学课程设计 烟台大学课程设计 第一章. 绪论 1·1产品概述 多元醇和多元酸可以进行缩聚反应，所生成的缩聚物大分子主链上含有许多酯基（－COO－），这种聚合物称为聚酯。涂料工业中，将脂肪酸或油脂改性的聚酯
66 《化工容器设计》 课程设计 年级：2008级 专业：化学工程与工艺 姓名：张洪姣 学号：2008115023 指导教师：郝惠娣老师 全容积：1.03m 西北大学化工学院 二零一零年七月三日
目录 一设计内容概述 1. 1 设计要求 1. 2 设计参数 1. 3 设计条件 二强度设计计算 2. 1 厚度计算 2. 2 最小壁厚 2. 3 应力校核 三标准零部件的选取 3.1 支座 3.2 手孔 3.3 视镜 3.4 法兰 3.5 接管
一、夹套反应釜设计任务书 （一）设计内容：设计一台夹套传热式配料罐 （二）设计参数和技术性能指标 （三）设计要求： 1.进行罐体和夹套设计计算； 2.选择支座形式并计算； 3.手孔校核计算； 4.选择接管，管法兰，设备法兰； （四）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。 设计檔，压力容器的设计檔，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。
一、 釜体设计 a 、 确定筒体和封头型式 此设计是一低压容器，按照惯例，选择圆柱形筒体和椭圆形封头。 b 、 确定筒体和封头直径 表 几种常见搅拌罐的H/ D i 值 种类 设备内物料类型 H/ D i $ 一般搅拌罐 液固相或液液相物料 气液相物料 1~ 1~2 发酵罐类 ~ * 反应物料为气—液相类型， H/D i 为1~2，取H/D i =，另取装 料系数η=，则V=η0 V =8 .010= D i =3i /4D H V ?π=35.114.35.124??= 圆整至公称直径标准系列，取D i =2200mm c 、 确定筒体高度 当DN=2200mm ， V h =, V 1=m H=V V 1 h V -=801.325459.15.12?-≈,取H 为3m 则H/D i =≈符合要求， η=V V 0=21 .114.335459.110??+≈,符合要求 d 、 %
e 、 确定夹套直径 D j =D i +200=2200+200=2400mm 。夹套封头也采用椭圆形，直径与 夹套筒体直径相同 f 、 确定夹套高度 H j =V V h V 1-η= 801 .35459.15.128.0-?=，取H j =2200mm g 、 校核传热面积 由P 316表16-3知F 1=m F h = 所以F=F h +×F 1=>4m 2, ∴符合工艺要求 h 、 内筒及夹套受力分析 ! 夹套筒体和封头承受内压， 计算夹套筒体、封头厚度计算压力c P ： 夹套上所有焊缝均取φ=，材料选用的15CrMo 钢，[σ]t =98MP a 夹套筒体厚度计算 δd = []p p t j D -φσ2+C 2=2 .30.198230002.3-???+2=48+2=50mm 夹套封头厚度计算: δd = []p p t i D 5.02-φσ+C 2=2 .35.00.198230002.3?-???+2=48+2=50mm 圆整至钢板规格厚度和封头标准，夹套筒体与封头厚度均取δn =50mm
<<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。
反应釜设计 Hefei University 《化工机械与设备》过程考核之三——反应釜零部件人孔设计机械设计 题目：系别：班级：姓名：学号：队别：队员：教师：日期： 2MPa反应釜机械设计化学材料与工程系 09化工（4） 沈婷 0903024023 Team 30 柴婷婷（队长）、储振国、方后琴、高娟娟、 胡科研 2019-12-6 目录 1. 前言............................................................................ .................................................................. 3 2. 人孔种类的划 分 ........................................................................... .. (4) 2.1. 以通信管块容量划 分 ........................................................................... ........................ 4 2.2. 以人孔的通向划 分 ........................................................................... ............................ 4 2.3. 以人孔上覆承受负荷能力划 分 ........................................................................... ........ 4 3. 人孔的设 置 ........................................................................... ....................................................... 4 4. 检查孔的最少数量与最小尺寸应符合表的要 求。 .................................................................. 5 5. 人孔的安装及维 护 ........................................................................... ........................................... 5 6. 人孔CAD 图 ........................................................................... ................................................... 5 7. 总结............................................................................ (7)
反应釜的设计 摘要: 本文对搅拌反应釜的设计进行了分析,并结合实践经验对搅拌反应釜的有关参数、结构型式进行了合理的选择，以满足本设备性能的要求，使其成为合格的产品。关键词：搅拌反应釜、设计、结构型式 一、前言 2006年，我接到用户委托我公司设计制造的改质沥青反应釜的设计任务书。这项任务比较复杂，虽然之前我已设计过搅拌设备，但都属于小型常规设备，这次的设计属大型反应釜，使用的工况苛刻，最主要的是按用户需求的搅拌器型式标准选取不到，公司以前也没设计制造过，此次新设计的搅拌器不仅要使用效果好还得满足设计强度要求。经过一段时间的苦战，我终于完成了此项任务，较好的解决了设计和制造过程中遇到的问题。至今该设备投产几年，运行情况良好。 二、工艺过程 反应釜是制取煤油和沥青过程中的重要设备之一。煤油和沥青是我们平常所熟悉的生活及建筑材料。它们的制作原料是炼煤厂炼煤过程中产生的焦油。其流程是把焦油送进反应釜，通过搅拌、调和、分离、脱水再加入洗油，同时在容器的传热装置加热下使其溶解（此时的物质称为改质沥青），再把它送到塔设备，从而提起煤油、沥青。用户提供的反应釜操作条件是：设计压力0.5MPa；设计温度470℃；工作介质为：焦油、洗油、水、蒸汽；容积为20M3;搅拌器转速33rpm;电动机功率 18.5kw;设备需带传热装置。其结构型式由我公司来确定。 三、确定结构型式 我公司生产的大多数产品都是不带传动的，是静止的，如罐、塔、换热器等产品。设计反应釜的难点是：反应釜由哪些部件组成？各部分的设计参数和几何参数如何确定？采用哪种结构型式？如何装配？各种参数和构件的设置是否合理？设备搅拌时能否达到静平衡、同心度的要求？
反应釜设计 一、设计条件及设计内容分析 由设计条件单可知，设计的反应釜体积为1.03 m ；搅拌轴的转速为200/min r ,轴的功率为4kw;搅拌桨的形式为推进式；装置上设有5个工艺接管、2个视镜、4个耳式支座、1个温度计管口。反应釜设计的内容主要有： （1） 釜体的强度、刚度、稳定性计算和结构设计； （2） 夹套的的强度、刚度计算和结构设计； （3） 设计釜体的法兰联接结构、选择接管、管法兰； （4） 人孔的选型及补强计算； （5） 支座选型及验算； （6） 视镜的选型； （7） 焊缝的结构与尺寸设计； （8） 电机、减速器的选型； （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）绘总装配图及搅拌轴零件图等。
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 将釜体视为筒体，取L/D=1.1 由V=(π/4)L D i 2 ，L=1.1i D 则 =Di 3 1.14 0.1π ??，m Di 0.1=，圆整mm Di 1000= 由[]1314页表16-1查得釜体的mm DN 1000= 1.1.2釜体PN 的确定 由设计说明书知釜体的设计压力PN ＝0.2MPa 1.2 釜体筒体壁厚的设计 1.2.1设计参数的确定 设计压力p1：p1＝0.2MPa ； 液柱静压力 p1H=10^(-6)×1.0×10^3×10×1.1=0.011MPa 计算压力p1c ： p1c=p1+p1H=0.2+0.011=0.211MPa ； 设计温度t1： <100℃ ； 焊缝系数Φ： Φ＝0.85 许用应力[]t σ：根据材料Q235-B 、设计温度<100℃，由参考文献知[]t σ＝113MPa ； 钢板负偏差1C ：1C ＝0.6mm （GB6654-96）； 腐蚀裕量2C ：2C ＝3.0mm 。 1.2.2 筒体壁厚的设计 由公式[]C p D p c t i c n +-Φ= σδ2 得： 211 .085.011321000 211.01-???= n δ+0.6+3.0=4.7mm
四搅拌反应釜的机械设计 4.1 概述 反应釜的机械设计是在工艺设计之后进行的。工艺上给出的条件一般包括：釜体容积、最大工作压力、工作温度、介质腐蚀性、传热面积、搅拌形式、转速和功率、工艺接管尺寸方位等。这些条件通常都以表格和示意图的形式反映在机械设计任务书中。对于机械设计，设计者是依据工艺设计提出的要求和条件，对搅拌反应釜的容器、搅拌轴、传动装置和轴封装置等进行合理的选型、设计和计算。 夹套反应釜的机械设计大体按以下内容和步骤进行： (l)总体结构设计根据工艺要求考虑制造、安装和使用维修方便等，确定各部分结构型式和尺寸，如封头、传热面、传动类型、轴封和各种附件的结构型式与连接形式等。 (2)选择材料根据压力、温度、介质情况经济合理选材。 (3)计算强度和稳定性对釜体封头、夹套、搅拌轴等进行强度计算和必要时的稳定性计算校核。 (4)零部件设计选用包括电动机、减速机、联轴器、轴封类型以及机座、底座等有关零部件的选用和设计。 (5)绘制图样包括总装图、零部件图。标准零部件有标准图纸的要查出标准施工图号，不必绘图。 (6)提出技术要求提出制造、装配、检验和试车等方面的要求。应用标准技术条件的可标注文件号。 (7)编写计算说明书包括设备设计重要问题的论证，主要零部件的机械计算，主要零部件设计选用说明等。 4.2 罐体的尺寸确定及结构选型 搅拌罐包括罐体和装焊在其上的各种附件。 常用的罐体是立式圆筒形容器，它有顶盖、筒体和罐底，通过支座安装在基础或平台上。罐体在规定的操作温度和操作压力下，为物料完成其搅拌过程提供了一定的空间。 为了满足不同的工艺要求，或者因为搅拌罐本身自身结构上的需要，罐体上装有各种不同用途的附件。例如，由于物料在反应过程中常常伴自热效应，为了提供或取出反应热，需要在罐体的外侧安装夹套或在罐体的内部安装蛇管；为了与减速机和轴封相连接，顶盖上要焊装底座；为了便于检修内件及加料和排料，需要装焊人孔、手孔和各种接管；为了在操作过程中有效地监视和控制物料的温度、压力和料面高度，则要安装温度计、压力表、液而计、视镜和安全泄放装置；有时为了改变物料的流型、增加搅拌强度、强化传质和传热，还要在罐体的内部焊装挡板和导流筒。但是随着附
1概述 （现状、应用: ……；工艺配方：……；性能指标：……；主要原料及主要特性参数：……） 2生产工艺流程 【工艺路线的选择……；工艺流程图(详见工艺流程图)；工艺流程叙述……(生产操作过程、各控制参数、操作时间等) 】 3生产控制及三废处理 各岗位生产控制（3.1.1各岗位控制条件；3.1.2……） 三废处理（3.2.1废水及废液；3.2.2废渣；3.2.3废气） 4设备选型原则 4.1主要设备的选型原则（反应釜的选型原则、搅拌器的选型原则） 4.2辅助设备选型原则（泵的选型原则、各辅助设备（具体选型见后面章节）） 5物料衡算 物料衡算的任务 衡算依据及收集的数据 衡算基准：（日产量，每釜日产能力及釜个数） 反应釜每批投料量 其它物料（水、汽等等） 6釜设计 6.1设计任务 选择釜及夹套材料，确定聚合釜和夹套的几何尺寸，并对聚合釜及夹套进行强度计算。 6.2设计依据 …… 6.3釜几何尺寸的确定 选定罐体高/径比i= （1.1～1.3） 由估算公式：3 i V 4D π?计算结果， 例如：初步选取公称直径为Dg2600的筒体，封头选取Dg2600的标准椭圆封头。查表得封头的尺寸如下： 曲边高度h 1=650mm ，直边高度h 2=50mm 内表面积F h =7.6545m 2 ，容积V h =2.5131m 3 查表得Dg2000的筒体的有关数据如下： 一米高容积V 1=5.309m 3 ； 一米高内表面积F 1=8.17m 2 则筒体高度计算为： H=（V －V 封）/V 1=（20-2.5131）÷5.309=3.29 m 按材料规格求整为： H=3.2 m 长径比 H/D=3200÷2600=1.23， 釜的实际体积为： V 实际 = HV 1+V 封 = 3.2×5.309+2.5131 =19.50m 3 釜的实际装料系数为： η实际=V 物/V 实际=15.98÷19.50=0.82
夹套反应釜设计说明书 （二）设计参数和技术性能指标 （三）设计要求： 1.进行罐体和夹套设计计算； 2.选择支座形式并计算； 3.手孔校核计算； 4.选择接管，管法兰，设备法兰； （四）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。 设计檔，压力容器的设计檔，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。
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，℃<100 <150 介质染料及有机 溶剂 冷却水或蒸汽 全容积, m3 1.2 操作容积, m31 .0 传热面积, m2 >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
二、设计计算（夹套反应釜设计计算） （一）几何尺寸 1-1 全容积 V=1.2m 3m3 1-2 操作容积 V1=1.0 m3m3 1-3 传热面积 F=3m2m2 1-4 釜体形式：圆筒形 1-5 封头形式：椭圆形 1-6 半径比 i= H1/ D1=1.1 1-7 初算筒体内径D1 3 4V / i 带入计算得：D1 1.116m 1-8 圆整筒体内径D1 =1200mm 1-9 一米高的容积V1m 按附表 4-1选取V1m =1.131 m3 1-10 釜体封头容积V1封按附表 4-1 选取V1封=0.255 m3 1-11 釜体高度H1 =（V- V1封）/ V1m =0.836 m 1-12 圆整釜体高度H1=1000mm 1-13 实际容积 V=V1m* H1 +V1封=1.131*1.1+0.255 m3=1.39 m3 1-14 夹套筒体内径D2 按表 4-3 选取得：D2= D1 +100=1300mm 1-15 装料系数 =V操/V=0.8 1-16 操作容积V操=1.0 m3 1-17 夹套筒体高度H 2 （ V-V1封）/V1m =0.623m 1-18 圆整夹套筒体高度H 2 =800mm