夹套式加氢搅拌反应釜的设计.doc

1、课 程 设 计专业名称 班 级 学生姓名 学 号 课题名称 夹套式加氢搅拌反应釜的设计 指导教师 目录一 课程设计任务书（3）1.1任务书(3)1.2 设计内容(3)1.3 设计数据基础（3）1.4 工作计划（3）1.5 设计成果要求（3）1.6几点说明（4）二 加氢 反 应 釜的 （5）2.1加氢反应釜的总体结构（5）2.1.1筒体的直径与高度（5 ）2.1.2夹套的结构 （5）2.1.3厚度的确定（5）2.1.4蛇管的设置（5）2.1.5工艺管口（6）2.2、反应釜釜体的一些相关计算（6）2.2.1、确定筒体和封头型式（6）2.2.2 罐体几何尺寸计算（6）(1) 确定筒体尺寸（6）(2)

2、 确定夹套尺寸 （6）(3) 校核传热面积（7）(4) 内筒及夹套的受力分析（7）(5) 计算夹套筒体、封头厚度（7）2.2.3 夹套几何尺寸计算（7）2.2.4 夹套反应釜的强度计算（8）(1) 强度计算的原则及依据（8）(2) 水压试验校核计算（8）2.3 反应釜的搅拌装置（8）2.4 搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计（8）2.4.1搅拌轴设计（8）2.5 反应釜的传动装置（9）2.6 常用电机及其连接 （9）2.7 釜用减速机类型，标准及其选用（9）2.8 反应釜的一些常用装置（10）2.8.1 凸缘法兰 （10）2.8.2安装底盖 （10）2.8.3机架 （10）2.8.4 联轴

3、器 （10）2.8.5 反应釜的轴封装置（10）2.9 反应釜的其他附件（10）2.9.1 支座（10）2.9.2人孔（11）2.9.3设备接口（11）参考文献 （12）一、 课程设计任务书1.1任务书加氢反应釜设计参数要求容器内 夹套内 盘管工作压力，MPa 3.0 0.58 0.4设计压力，MPa 3.4 0.6 0.5工作温度， 120 120 100设计温度， 150 160 150介质 乙醇，癸二腈、氢气等 蒸汽，冷却 水全容积，m3 2.8操作容积，m3焊接系数 1.0 0.85 1.0腐蚀情况 弱推荐材料 Q345R，022Cr17Ni12Mo2搅拌形式搅拌轴转速，r/min轴功

4、率，KW1.2 设计内容根据任务书要求，设计夹套反应釜的主要搅拌容器、搅拌装置、传动装置、支座、人孔和工艺接管。1.3 设计数据基础可查相关教材或工具手册1.4 工作计划1、领取设计任务书，查阅相关资料（3 天） ；2、确定设计方案，进行相关的设计计算（5 天） ；3、校核验算，获取最终的设计结果（2 天） ；4、编写课程设计说明书（论文） ，绘制草图等（3 天） 。1.5 设计成果要求1、通过查阅资料、设计计算等最终提供课程设计说明书（论文）电子稿及打印稿 1 份，设计结果的 A1 图纸一张。2、课程设计结束时，将按以下顺序装订的设计成果材料装订后交给指导教师：（1）封面（具体格式见附件 1

5、）（2）课程设计任务书（3）目录（4）课程设计说明书（论文） （具体格式见附件 2）（5）参考文献（6）课程设计图纸（可不装订，另交）（7）对设计过程的评述和有关问题的讨论。1.6几点说明1、本设计任务适用班级：08 应用化学（本）精细化工方向；2、课程设计说明书（论文）格式也可参阅蚌埠学院本科生毕业设计（论文）成果撰写规范中的相关内容。学生姓名：刘杨 指导教师：秦英月 教研室主任： 系主任：二、加氢反应釜设计2.1、加氢反应釜的总体结构加氢反应釜的主要部分是容器，其筒体是圆柱形的，封头是椭圆形的，附体结构与传热面积有关，加氢反应釜是将夹套与蛇管联合起来使用的，釜体上按工艺要求还需要安装各种接

6、口。因此，反应釜釜体的设计要确定如下内容：釜体的结构型式和各部分尺寸，传热形式和结构，工艺管口的安排和设计等。2.1.1筒体的直径与高度筒体的基本尺寸首先决定于工艺要求。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等予以综合考虑，通常装料系数 可取 0.60.85。如反应时易起泡沫或呈沸腾状态， 应取低值，如取0.60.7；反应状态稳定， 可取 0.80.85（物料粘度较大时，可取最大值） 。因此设备容积 V 与操作容积 V0 应有如下关系：V 0=V，在生产重要合理选用装料系数，以尽量提高设备效率。2.1.2夹套的结构夹套传热结构简单，基本上不需要进行维修，采用夹套

7、传热时，因夹套向外有热量散失，故需要在夹套体外包以保温材料。本设计仅圆筒和下封头部分有夹套，夹套顶端的封闭结构通常是由夹套筒体扳边而成，再焊在金壁上。当夹套中用蒸汽作为载热体时，一般从上端进入夹套，凝液从夹套底部排出；如用液体作为冷却液时则相反，采取下端进、上端出，以使夹套中经常充满液体，充分利用传热面积，加强传热效果。夹套直径 Dj 与筒体直径 Di 的关系Di 500600 7001800 20003000Dj Di+50 Di +100 Di+200夹套的下封头根据直径及所选形式，按标准选取。夹套筒体的高度 Hi 主要取决于传热面积 F 的要求，夹套的高度一般应不低于料液的高度，以保证充

8、分传热。夹套高度的确定还需要考虑两个因素：当反应釜筒体与上封头用设备法兰联接时，夹套顶边至少应在法兰下方 150200nm 处；二当反应釜具有耳座时，须考虑避免因夹套顶部位置而影响耳座的焊接地位。2.1.3厚度的确定中低压反应釜釜体部分和夹套厚度，基本上按容器设计方法来确定。反应釜在压力状态下操作，如不带夹套，则筒体及上、下封头均按内压容器设计，以操作时釜内最大压力为工作压力；如带夹套，则反应釜筒体及下封头应按内压和外压分别计算，并取两者中的壁厚较大值。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。上封头如不包在夹套内，则不承

9、受外压作用，只按内压计算，但常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，真空时接受外压进行设计。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。当夹套上有支承件时，还应考虑容器和所装物料的质量。2.1.4蛇管的设置当所需传热面积较大，而夹套传热不能满足要求时，可采用蛇管传热。它沉浸在物料中时，热量损失小，传热效果好，但检修较麻烦。蛇管很长是不适宜的，因为凝液可能会积聚，使这部分传热面积降低传热作用，而且从很长的蛇管中排出蒸汽中所夹带的惰性气体也是很困难的。如要求蛇管传热面积很大时，可做成几个并联的同心圆蛇管组。蛇管的管径通常选用 DN

10、25DN70 之间。管长与管径的比值，蛇管的进出口结构，蛇管排列的定位尺寸及定位结构等可参阅有关设计手册。2.1.5工艺管口反应釜上工艺管口，包括进出料口、温度计口、压力计口及其他仪表管口等，其结构和容器上的管口基本相同。管口的管径及方位布置由工艺要求确定。2.2、反应釜釜体的一些相关计算2.2.1、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改设备之工艺性质，可以看出它是属于带搅拌的低压力反应釜类型，一类低压容器。根据惯例，选择圆柱形筒体和椭圆形封头。2.2.2 罐体几何尺寸计算（1）确定筒体尺寸a 筒体内径反应物料为气液相类型，可知 H/Di 为 12，设备容积为 2.8m3,考虑

11、到容器不大，可取 H/Di 为 1，这样可使直径不至太小。又已知装料系数 =0.85，可得筒体直径 ， H/Di=1，V=2.83/4iiDHV则 Di =1528mm.圆整至公称直径标准系列，取 Di=1500mmb 筒体高度当 DN=1500mm,从书本上表中差得标准椭圆形封头的容积 V 封 =0.486m3,在从另一表中差得筒体每一米高的容积 V1m=1.767m3/m,则筒体高估算为mVH31.76.148021m封(2) 确定夹套尺寸a 夹套直径由上述表中可知 Dj=Di+100=1500+100=1600mm,夹套封头也采用椭圆形，并与夹套筒体取相同直径。b 夹套高度夹套筒体的高度

12、估算如下： mVHmi 07.176.1482501 封(3) 校核传热面积当 DN=1500m 时，由书中表中查得封头内表面积 F 封 =2.56m2,筒体 1 米高内表面积 F1m=4.71m2,则、2174.Fm封(4) 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 3.0MPa，夹套内工作压力 0.58 MPa，则夹套筒体和夹套封头为承受 0.58MPa 内压，而内筒的筒体和下封头为既承受 3.0MPa 内压，同时又承受 0.58MPa 外压，其最恶劣的工作条件为：停止操作时，内筒无压而夹套内仍有蒸汽压力，此时内筒承受 0.58MPa 外压。(5)计算夹套筒体、封头厚度夹套筒体与内筒的环焊缝，因检测困难，故取 =0.6，从安全计夹套上所有焊缝均取 =0.6，封头采用 Q345R，022Cr17Ni12Mo2 ，操作容积C2=V=0.85*2.8=2.38m 3夹套厚度计算如下： mCpDtjd 94.38.25.016.3282 夹套封头厚度计算如下：tjd .8.1.5.02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为 10mm.筒体的厚度 Hi 计算如下：反应釜容积 V 通常按下封头和筒体两部分容积之和计算。则筒体高度 Hi 按下式计算并进行圆整：H i=(V V 封 )/Vim