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夹套式传热反应釜原理及配料

更新时间:2016-10-17

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目   录

   3

Abstract 4

   5

1    6

1.1 反应釜的常见类型 6

1.1.1 不锈钢反应釜 6

1.1.2 搪玻璃反应釜 6

1.1.3 磁力搅拌反应釜 7

1.1.4 不饱和聚酯树脂全套设备 7

1.1.5 蒸汽反应釜 8

1.1.6 电加热反应釜 8

1.1.7 种子罐、发酵罐 8

1.2 反应釜基本特点 8

1.3 安装使用 9

1.4 反应釜的发展趋势 10

2 反应釜的设计参数及要求 11

3 夹套反应釜设计 12

3.1 夹套反应釜的总体结构 12

3.1.1 釜体部分 12

3.1.2 传热装置 12

3.2 反应釜的罐体和夹套的设计 13

3.2.1 罐体和夹套的结构设计 13

3.2.2 筒体的几何尺寸计算 13

3.2.3 夹套几何尺寸计算 14

3.2.4 强度计算(按内压计算厚度) 14

3.2.5 稳定性校核(按外压校核厚度) 16

3.2.6 水压试验校核 17

3.3 反应釜的搅拌装置 17

3.3.1 选择搅拌器 17

3.3.2 设计搅拌轴 18

3.4 反应釜的传动装置 19

3.4.1 选用电机 20

3.4.2 选用减速器 20

3.4.3 选用凸缘法兰 21

3.4.4 选用安装底盖 21

3.4.5 选用机架 22

3.4.6 选用联轴器 22

3.5 反应釜的轴封装置 22

3.6 反应釜的其他附件 23

3.6.1 支座 23

3.6.2 手孔和人孔 25

3.6.3 设备接口 25

结束语 26

   27

参考文献 28

 


摘  要

夹套反应釜分罐体和夹套两部分,主要有封头和筒体组成,多为中、低压压力容器;搅拌装置有搅拌器和搅拌轴组成,其形式通常由工艺而定;传动装置是为带动搅拌装置设置的,主要有电动机、减速器、联轴器和传动轴等组成;轴封装置为动密封,一般采用机械密封或填料密封;它们与支座、人孔、工艺接管等附件一起,构成完整的夹套反应釜。

 

关键词:压力容器;反应釜;设计

 


Abstract

Gitated reactor is made up of tank and jacket. The main parts are end socket and barrel. The most reactor is middle and low pressure container.The dasher is made up stirrer and mixer shaft, which is base on the craft. The gearing is to drive the dasher,which is made up electromotor reducer and coupling drive shaft. The shaft seal is motive seal. It usually adopt machanical seal and packing seal. It form the whole reactor with the support manhole and tube and so on.

 

Key words: reactor; pressure vessels


前  言

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、冷却及低高速的混配功能。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,属于非标的容器设备。

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。搅拌器有锚式、框式、桨式、涡轮式,刮板式,组合式,转动机构可采用摆线针轮减速机、无级变速减速机或变频调速等,可满足各种物料的特殊反应要求。密封装置可采用机械密封、填料密封等密封结构。加热、冷却可采用夹套、半管、盘管、米勒板等结构,加热方式有蒸汽、电加热、导热油,以满足耐酸、耐高温、耐磨损、抗腐蚀等不同工作环境的工艺需要。可根据用户工艺要求进行设计、制造。

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、蒸发、储存、氢化、烃化、聚合、缩合、加热混配、恒温反应等工艺过程的容器。


 

绪  论

1.1 反应釜的常见类型

根据反应釜的制造结构可分为开式平盖式反应釜、开式对焊法兰式反应釜和闭式反应釜 三大类。反应釜按材质及用途可分为不锈钢反应釜,搪玻璃反应釜。每一种结构都有他的适用范围和优缺点。其主要类型有以下几种:

1.1.1 不锈钢反应釜

不锈钢反应釜由釜体、釜盖、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置、支承等组成。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;根据反应釜的制造结构可分为开式平盖式反应釜、开式对焊法兰式反应釜和闭式反应釜三大类

不锈钢反应釜搅拌形式一般有锚式、桨式、涡轮式、推进式或框式等,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.

不锈钢反应釜的密封型式不同可分为:填料密封机械密封和磁力密封。加热方式有电加热、热水加热、导热油循环加热、外(内)盘管加热等,冷却方式为夹套冷却和釜内盘管冷却

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,用来完成硫化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程的压力容器,例如反应器、反应釜、分解锅、聚合釜等。

1.1.2 搪玻璃反应釜

搪玻璃反应釜是将含高二氧化硅的玻璃,衬在钢制容器的内表面,经高温灼烧而牢固地密着于金属表面上成为复合材料制品。因此搪玻璃反应釜具有玻璃的稳定性和金属强度的双重优点,是一种优良的耐腐蚀设备。搪玻璃反应釜技术规范:

(1) 使用压力:0.2---0.8Mpa

(2) 耐酸性: 对各种有机酸、无机酸、有机溶剂均有较好的抗蚀性。

(3) 耐碱性:搪玻璃对碱性溶液抗蚀性较酸溶液差。但将我厂搪玻璃试样置于1N氢氧化钠溶液腐蚀,试验温度80时间48h

(4) 操作温度:搪玻璃设备加热和冷却时,应缓慢进行。我厂制造的搪玻璃设备使用温度为-20-200,耐温急变性≥200

(5) 瓷层厚度:玻璃设备的瓷层厚度0.8-2.3mm,搪玻璃设备附件的瓷层厚度0.6-1.8mm。

(6) 耐压电:搪玻璃具有良好的绝缘性,当搪玻璃在规定厚度内用20KV高频电火花检查瓷层时,高频电火花不能击穿瓷层。

(7) 耐冲击性:玻璃层的内应力越小,弹性越好,硬度越大,抗弯抗压强度越高,则耐冲击就越好。我厂之玻璃层在规定厚度内,用直径30mm,重量112g钢球冲击时,其冲击功为282×10-3J(优等品指标为260×10-3J)

1.1.3 磁力搅拌反应釜

采用静密封结构,搅拌器与电机传动间采用磁力偶合器联接,由于其无接触的传递力矩,以静密封取代动密封,能*解决以前机械密封与填料密封无法解决的泄漏问题,使整个介质各搅拌部件*处于密封的状态中进行工作,因此,更适合用于各种易燃易爆、剧毒、贵重介质及其它渗透力*的化学介质进行反应,是石油、化工、有机合成、高分子材料聚合、食品等工艺中进行硫化、氟化、氢化、氧化等反应理想的无泄漏反应设备。

1.1.4 不饱和聚酯树脂全套设备

不饱和聚脂树脂设备由立式冷凝器、卧式冷凝器、反应釜、储水器、分馏柱五部分组成

适用范围:用于生产不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、ABS树脂、油漆的关键设备。

根据反应釜的密封型式不同可分为:填料密封,机械密封和磁力密封。

1.1.5 蒸汽反应釜

使用的前提是客户本身备有外加入源(如蒸汽)或冷却源(如自来水) 。必须注意,蒸汽加热方式为上进下出液体加热或冷却为下进上出。在各种方式出口管路无阀门,保证畅通。

1.1.6 电加热反应釜

电加热反应釜具有加热迅速、耐高温、耐腐蚀、无环境污染等特点,广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品等行业,也用来完成硫化、硝化、氢化、烃化、缩合、聚合等工艺过程。电加热反应釜材质一般有碳锰钢、不锈钢、锆、镍基(哈氏、蒙乃尔、因康镍)合金及其它复合材料;根据反应釜的制造结构可分为开式平盖式反应釜、开式对焊法兰式反应釜和闭式反应釜 三大类,每一种结构都有他的适用范围和优缺点。根据反应釜的密封型式不同可分为:填料密封,机械密封和磁力密封。

1.1.7 种子罐、发酵罐

发酵设备是广泛用于微生物生长的一种反应设备。在发酵种子罐内各种微生物在适当的环境中生长,新陈代谢和形成发酵产物。因此该设备广泛地用于制药、味精、酶制剂、食品等行业。

1.2 反应釜基本特点

反应釜体普遍采用钢制(或衬里)、铸铁或搪玻璃。反应釜所用的材料、搅拌装置、加热方法、轴封结构、容积大小、温度、压力等各有异同、种类很多,它们的基本特点分述如下:

(1) 结构:反应釜结构基本相同,除有反应釜体外,还有传动装置、搅拌和加热(或冷却)装置等,可改善传热条件,使反应温度控制得比较均匀,并不强化传质过程。

(2) 操作压力:反应釜操作压力较高。釜内的压力是化学反应产生或由温度升高而形成,压力波动较大,有时操作不稳定,突然的压力升高可能超过正常压力的几倍,因此,大部分反应釜属于受压容器。

(3) 操作温度:反应釜操作温度较高,通常化学反应需要在一定的温度条件下才能进行,所以反应釜既承受压力又承受温度。获得高温的方法通常有以下几种:

1) 水加温要求温度不高时可采用,其加热系统有敞开式和密闭式两种。敞开式较简单,它由循环泵、水槽、管道及控制阀门的调节器所组成,当采用高压水时,设备机械强度要求高,反应釜外表面焊上蛇管,蛇管与釜壁有间隙,使热阻增加,传热效果降低。

2) 蒸汽加热加热温度在100℃以下时,可用一个大气压以下的蒸汽来加热;100~180℃范围内,用饱和蒸汽;当温度更高时,可采用高压过热蒸汽。

3) 用其它介质加热若工艺要求必须在高温下操作或欲避免采用高压的加热系统时,可用其它介质来代替水和蒸汽,如矿物油(275~300℃)、联苯醚混合剂(沸点258℃)、熔盐(140~540℃)、液态铅(熔点327℃)等。

4) 电加热将电阻丝缠绕在反应釜筒体的绝缘层上,或安装在离反应釜若干距离的特设绝缘体上,因此,在电阻丝与反应釜体之间形成了不大的空间间隙。前三种方法获得高温均需在釜体上增设夹套,由于温度变化的幅度大,使釜的夹套及壳体承受温度变化而产生温差压力。采用电加热时,设备较轻便简单,温度较易调节,而且不用泵、炉子、烟囱等设施,开动也非常简单,危险性不高,成本费用较低,但操作费用较其它加热方法高,热效率在85%以下,因此适用于加热温度在400℃以下和电能价格较低的地方。

(4) 反应釜搅拌结构:在反应釜中通常要进行化学反应,为保证反应能均匀而较快的进行,提率,通常在反应釜中装有相应的搅拌装置,于是便带来传动轴的动密封及防止泄漏的问题。

(5) 反应釜的工作:反应釜多属间隙操作,有时为保证产品质量,每批出料后都需进行清洗;釜顶装有快开人孔及手孔,便于取样、测体积、观察反应情况和进入设备内部检修。

1.3 安装使用

1、 应安装在坚固、平整的工作台上,工作台高度根据使用情况决定,设备与工作台四周应留有一定的空间(≥360cm),以便安装与后期维修。

2、 安装时要求传动轴与地水平面垂直,不垂直度(倾斜度)不得大于设备总高度的1/1000。

3、 设备本身各工艺接管上的自备件,安全阀,必须按反应釜的要求配备

4、 安装完毕检查各连接部件及传动部位是否牢固可靠,各连接管道、管口、密封件及整机做气密试验,应无泡、冒、滴、漏现象。

5、 开机前减速机注入46#机械油,打开电机防护罩用手转动风叶检查有无卡怠现象,搅拌桨有无刮壁现象,清理釜内污物,方可开机。空车运转30分钟无不正常噪音、振动,方可正式投料生产。另视生产情况定期更换减速机油。

1.4 反应釜的发展趋势

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120 m³。

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。


 

反应釜的设计参数及要求

设计参数及要求

 

容器内

夹套内

设计压力(MPa)

0.2

0.3

设计温度(℃)

      100  

150

介质

有机物,水

水蒸气

焊接街头系数

0.85/1.0

0.85/1.0

全容积(

1

充装系数

0.85

腐蚀情况(mm)

0

1.5

推荐材料

            Q235-A

搅拌轴转速(r/min)

            200

电动机功率(KW)

5.5

传热面积

>3


 

夹套反应釜设计

3.1 夹套反应釜的总体结构

搅拌的夹套反应釜是化学、医药及食品等工业中常用的典型反应设备之一。它是一种在一定压力和温度下,借助搅拌器将一定容积的两种(或多种)液体以及液体与固体或气体物料混匀,促进其反应的设备

一台带搅拌的夹套反应釜主要有搅拌容器、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。
    夹套反应釜分罐体和夹套两部分,主要有封头和筒体组成,多为中、低压压力容器;搅拌装置有搅拌器和搅拌轴组成,其形式通常由工艺而定;传动装置是为带动搅拌装置设置的,主要有电动机、减速器、联轴器和传动轴等组成;轴封装置为动密封,一般采用机械密封或填料密封;它们与支座、人孔、工艺接管等附件一起,构成完整的夹套反应釜。

3.1.1 釜体部分

(1) 釜体部分由圆筒和上、下封头组成,提供物料化学反应的空间,其容积由生产能力和产品的化学反应要求决定。

(2) 中、低压筒体通常采用不锈钢板卷焊,也可采用碳钢或铸钢制造,为防止物料腐蚀,可在碳钢或铸钢内表面衬耐蚀材料。

(3) 釜体壳能同时承受内部介质压力和夹套压力,必须分别按内、外压单独作用时的情况考虑,分别计算其强度和稳定性。

(4) 对于承受较大外压的薄壁筒体,在筒体外表面影设置加强圈。

3.1.2 传热装置

为及时送入化学放应所需热量或传出化学放应放出的热量,在釜体外部或内部可设置传热装置,使温度控制在需要的范围之内。 常用的传热装置是在釜体外部设置夹套或在釜体内部设置蛇管。

(1) 反应釜的搅拌装置由搅拌轴和搅拌器组成,可使物料混合均匀、良好接触,加速化学反应的进行。 搅拌过程中,物料的湍动程度增大,反应物分子之间、反应物分子与容器器壁之间的接触不断更新,既强化了传质和传热,又有利于化学反应的进行。搅拌器采用推进式搅拌器。

(2) 反应釜的传动装置主要由电机、减速器、联轴器和传动轴等组成。

(3) 反应釜的轴封装置:为维持设备内的压力或阻止釜内介质泄漏,在搅拌轴伸出封料抖出必须进行密封(动密封)。轴封装置通常有填料密封和机械密封。

(4) 反应釜的其他附件,包括支座、人孔、工艺接管等。

3.2 反应釜的罐体和夹套的设计

3.2.1 罐体和夹套的结构设计

罐体一般是立式圆筒形容器,有顶盖、筒体和罐底,通过支座安装在基础或平台上。

根据反应釜的设计参数及要求可知,罐体采用立式圆筒形结构,上、下封头均采用标准椭圆形封头。下封头与筒体焊接,上封头与筒体采用法兰连接。夹套采用焊接式整体结构形式。

3.2.1 筒体的几何尺寸计算

   查资料选取该反应釜筒体的长径比i=H/ =1.4,则筒体的内径为

                  

将计算结果圆整至公称直径标准系列,选取筒体直径=1000mm。此时,由计算得每一米高的筒体容积为,表面积,查表[4]得,DN=1000mm时的标准椭圆封头曲面高度,直边高度,封头容积,表面积

筒体高度为

             

筒体高度圆整为

于是,复核结果基本符合原定范围。

3.2.2 夹套几何尺寸计算

罐体直径,则夹套内径为符合压力容器公称直径系列

取反应釜装填系数为5,则

估算夹套高度为

          

选取夹套高度,则,这样满足筒体法兰螺栓的装拆要求。

夹套的传热面积为

由于夹套内介质为水蒸汽,故不需使用导流板。

3.2.3 强度计算(按内压计算厚度)

 罐体和夹套材料选用Q235-A,,设计温度℃(罐体内),℃(夹套内),设计压力(罐体内),(夹套内)。

液柱静压力

罐体计算压力

夹套内介质为水蒸气,故其液柱静压力可以忽略不计,则夹套的计算压力为

由设计任务书可知,焊接接头系数为

查表可知设计温度下,Q235-A的许用应力为

筒体计算厚度

夹套计算厚度

筒体封头计算厚度

夹套封头计算厚度

取钢板厚度负偏差,腐蚀裕量:罐体为0,夹套,则夹套厚度附加量为         

                   

则有

   筒体设计厚度

    夹套设计厚度

    筒体封头设计厚度

   夹套封头设计厚度

圆整后选取

    筒体名义厚度

    夹套名义厚度

    筒体封头名义厚度

    夹套封头名义厚度

3.2.4 稳定性校核(按外压校核厚度)

取厚度附加量C=2.8mm,假设筒体名义厚度

筒体有效厚度

筒体外径

筒体计算长度

系数

系数

查文献[10]得系数A=0.002

查文献[10]得系数B=140

许用外压力

因此,名义厚度时,筒体能满足的外压要求。

筒体封头的厚度计算如下:

假设筒体封头名义厚度为,则

当量球壳外半径

系数

查文献[10]得系数B=140

许用外压力

该假设满足稳定要求,筒体封头名义厚度为

3.2.5 水压试验校核

筒体材料为Q235,该材料=235,取=0.85,则

罐体筒体水压试验压力

夹套筒体水压试验压力

罐体内筒水压试验时壁内应力:

夹套内压试验应力:

可见水压试验时筒体,夹套内应力都小于,水压试验安全。

3.3 反应釜的搅拌装置

1.1.1 选择搅拌器

     由结构选择时所写,本釜选用推进式搅拌器。

根据搅拌器直径与罐体内径之比常取0.20.5,选取[5]搅拌器,其主要尺寸如下图3-1:

图3-1 推进式搅拌器的结构

搅拌器直径

搅拌轴直径

          

键槽 b=12mm

t=43.6mm

H=65mm

质量 3.62kg

N/n不大于0.02

3.3.1 设计搅拌轴

(1) 搅拌轴的材料:选用45钢。

(2) 搅拌轴的结构:连接桨式的轴头较简单,因用螺栓对夹,所以用光轴即可;与联轴器配合的轴头结构需要车削台肩,开键槽,轴端还需要车螺纹,轴的具体结构如下图所示:

图3-2 搅拌轴

(3) 搅拌轴强度校核

根据任务书,选用电机Y32M2-6。

选用轴功率P=4kw,轴转速n=200r/min,45钢扭转切应力,系数取122,则

考虑开键槽和物料对轴的腐蚀,轴径扩大12%,即

故d圆整为40mm满足强度要求。

(4) 搅拌轴的形位公差和表面粗糙度要求:一般搅拌轴要求运转平稳,为防止轴的弯曲对轴封处的不利影响,因此,轴安装和加工要控制轴的直度,由于搅拌轴转速,直线度允差1000:0.1.

(5) 安装轴承处轴的公差带采用k6,外壳孔的公差带采用H7,安装轴承的配合表面粗糙度Ra取0.8,外壳孔与轴承配合表面粗糙度Ra取1.6。

3.4 反应釜的传动装置

反应釜的搅拌器是由传动装置带动,传动装置通常设置在釜顶封头的上部。反应釜的传动装置包括电机、减速器、联轴器、机架、底座和凸缘法兰。

1.1.1 选用电机

根据设计任务书要求,选选用电机Y32M2-6,选用轴功率P=5.5kw,轴转速n=900r/min

3.4.1 选用减速器

根据任务书,选用V带传动。

V带传动选择和主要尺寸确定如下,

传动的额定功率P=5.5kw

小皮带轮转速为电机转速=900r/min

大皮带轮转速为已知搅拌机转速=200r/min

由参考文献选取工况系数=1.2

设计功率=*P=kw

根据选取A型带

i=

初选小皮带轮计算直径

验算带速 v==5

假设小带轮直径=100mm

验算带速v=4.71m/s

假设=112mm

根据公式 v=5.27

选取滑动率

大带轮计算直径mm

圆整,取=500mm

初定中心距

取中心距500mm

带的基准长度

圆整并根据长度系列选取

=2240mm

确定中心距

查文献包角修正系数

小带轮包角180°-=155.2°

单根V带额定功率P=2.83kw

时,单根V带额定功率增量

带长修正系数=1.11

则 v带根数

取3根

故用PV3减速机

3.4.2 选用凸缘法兰

凸缘法兰一般焊接于罐体封头上,用于连接搅拌传动装置,亦可兼坐安装、维修、检查用孔。凸缘法兰分整天和衬里两种结构形式,密封面分凸面(R)和凹面(M)两种。查文献附图4-4和附表4-6[2],选取R型凸缘法兰(DN=250mm),并确定其尺寸。

3.4.3 选用安装底盖

安装底盖采用螺柱等紧固件,上与机架连接,下与凸缘法兰连接,是整个搅拌传动装置与容器连接的主要连接件。

安装底盖的常用形式为RS和LRS型,其他结构(整体或衬里)、密封面形式(突面或凹面)以及传动轴的安装形式(上装或下装),按HG21565-95选取。

安装底盖的公称直径与凸缘法兰相同。形式选取时应注意与凸缘法兰的密封面配合(突面配突面,凹面配凹面)。

选用RS型。查文献附图4-7和附表4-7[2],选取安装底盖(DN=250mm),并确定其尺寸。

3.4.4 选用机架

PV3减速机自带机架

3.4.5 选用联轴器

电机或减速器输出轴与传动轴之间及传动轴与搅拌轴之间的连接,都是通过联轴器连接的。常用的联轴器有弹性块式联轴器、夹壳联轴器和紧箍夹壳联轴器。

查文献附图5-5和附表5-10[2],传动轴与搅拌轴间的联轴器选用刚性凸缘联轴器GT45-HT200。

3.5 反应釜的轴封装置

轴封是搅拌设备的一个重要组成部分。其任务是保证搅拌设备内处于一定的正压和真空状态以及防止反应物料逸出和杂质的渗入。鉴于搅拌设备以立式容器中心顶插式搅拌为主,很少满釜操作,轴封的对象主要为气体;而且搅拌色设备由于反应工况复杂,轴的偏摆振动大,运转稳定性差等特点,故不是所有形式的轴封都能用于搅拌设备上。

反应釜搅拌轴处的密封,属于动密封,常用的有填料密封和机械密封两种形式。填料密封结构简单、易于制造,在搅拌设备上广泛应用,一般用于常压、低压、低转速及允许定期维护的搅拌设备;机械密封是一种功耗小、泄露率低,密封性能可靠,使用寿命长的转轴密封,主要用于腐蚀、易燃、易爆、剧毒及带有固体颗粒的介质中工作的高压和真空设备。

根据已知工况,选用填料密封。查文献附图5-8和附表5-14[2]选取,如图3-5所示。其主要尺寸为:

轴径

 

填料规格

法兰螺栓孔

填料箱质量7.5kg。

 

图3-3 填料密封

3.6 反应釜的其他附件

反应釜的其他附件包括支座、手孔和人孔、设备接口等。

1.1.1 支座

夹套反应釜多为立式安装,常用的支座为耳式支座。标准耳式支座(JB/T 4725-92)分为A型和B型两种。本设计中选用B型耳式支座B3,其结构见文献

附图4-9和附表4-9[2]

估算设备总重量:

设备总重量

式中为罐体和夹套总重;为传动装置总重;为物料重;为冷却水重。

(1) 的计算

查文献附表 5[3]得,的筒体筒节每米质量为149kg;的夹套筒节每米质量为164kg。

查文献表B.2(续)[4]得,的封头的质量为53.78kg;的封头的质量为64.58kg。

查文献附表4-11[2] RF型的人孔重153㎏

查文献[14]的平面甲型平焊法兰的质量为71.54kg。

其他接管取500kg计,则

(2) 的计算

查文献附表5-7【2】得机架重745㎏;查文献表16-136[14]得减速机重320㎏;;查文献附表4-6【2】得DN=250mm的凸缘法兰重26㎏;密封装置及其他附属件约为100㎏;查得联轴器重20㎏。则

(3) 的计算

取装填系数则操作容积为,有

(4) 的计算

冷却水充满夹套的体积约为,则

故设备总重量

     每台反应釜常用4个支座,但作承重计算时,考虑到安装误差造成的受力情况变坏,应按2个支座计算。故每个支座承受载荷

按支座允许负荷大于实际负荷的原则选用支座JB/T4725-92耳座A3,材料为Q235-AF。

3.6.1 手孔和人孔

手孔和人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内部的装置。

手孔直径一般为150~250mm,应使工人带上手套并握有工具的收能方便的通过。

当设备的直径大于900mm时,应开设人孔。人孔的形状有圆形和椭圆形两种。圆形手孔制造方便,应用较为广泛。人孔的大小及位置应以人进出设备方便为原则,对于反应釜,还有考虑搅拌器的直径,以便搅拌轴及搅拌器能通过人孔放入罐体内。

本设计未设手孔,设有旋转快开人孔一个。DN=400

3.6.2 设备接口

化工容器及设备,往往由于工艺操作等原因,在筒体和封头上需要开一些各种用途的孔。

设备各个接管的选取如下表:

表3-1反应釜各接管规格

序号

公称规格

接管外径和壁厚

标准号

用途或名称

1

PN0.25DN25

HG20592-97

蒸汽入口

2

PN0.25DN25

HG20592-97

加料口

3

PN0.25DN70

HG20592-97

温度计管口

4

PN0.25DN25

HG20592-97

压缩空气入口

5

PN0.25DN40

HG20592-97

放料口

6

PN0.25DN25

HG20592-97

冷凝水出口

 


 

结束语

根据设计任务书给定的设计参数,我查阅了大量化工设备设计资料,尤其是各类设计标准,完成了以下设计任务:

(1) 反应釜的总体结构设计。根据工艺要求并考虑制造、安装和维护检修的方便,确定各部分结构形式,如封头形式、传动类型、轴封和各种附件的结构形式。

(2) 搅拌容器的设计。

1) 根据工艺参数确定各部分几何尺寸;

2) 考虑压力、温度、腐蚀因素,选择釜体和夹套材料;

3) 对罐体、夹套等进行强度和稳定性计算、校核。

(3) 传动系统设计,包括选择电动机,确定传动类型,选择减速器、联轴器、机座及底座设计。

(4) 决定并选择轴封类型及有关零部件。

本设计混合性能好,能耗低,结构简单紧凑,占用空间及作业面积小,操作维修方便,安全性能好,因此具有良好的发展前景。


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