反应釜课程设计说明书

课程设计资料袋机械工程学院（系、部） 2012 ~ 2013 学年第二学期课程名称指导教师职称学生专业班级班级学号题目酸洗反应釜设计成绩起止日期 2013 年 6 月 24 日～ 2013 年 6 月 30 日目录清单. . .过程设备设计设计说明书酸洗反应釜的设计起止日期： 2013 年 6 月 24 日至 2013 年 6 月 30 日学生班级学号成绩指导教师(签字)机械工程学院（部）2013年6月26日课程设计任务书2012—2013学年第二学期机械工程学院（系、部）专业班级课程名称：过程设备设计设计题目：酸洗反应釜设计完成期限：自 2013 年 6 月 24 日至 2013 年 6 月 30 日共 1 周指导教师（签字）：年月日系（教研室）主任（签字）：年月日目录第一章绪论 (4)1.1 设计任务 (2)1.2 设计目的 (2)第二章反应釜设计 (2)第一节罐体几何尺寸计算 (2)2.1.1 确定筒体径 (2)2.1.2 确定封头尺寸 (2)2.1.3 确定筒体高度 (2)2.1.4 夹套的几何尺寸计算 (3)2.1.5 夹套反应釜的强度计算 (4)2.1.5.1 强度计算的原则及依据 (4)2.1.5.2 筒及夹套的受力分析 (4)2.1.5.3 计算反应釜厚度 (5)第二节反应釜釜体及夹套的压力试验 (6)2.2.1 釜体的水压试验 (6)2.2.1.1 水压试验压力的确定 (6)2.2.1.2 水压试验的强度校核 (6)2.2.1.3 压力表的量程、水温及水中Cl-的浓度 (6)2.2.2 夹套的水压试验 (6)2.2.2.1 水压试验压力的确定 (6)2.2.2.2 水压试验的强度校核 (6)2.2.2.3 压力表的量程、水温及水中Cl-的浓度 (6)第三节反应釜的搅拌装置 (1)2.3.1 桨式搅拌器的选取和安装 (1)2.3.2 搅拌轴设计 (1)2.3.2.1 搅拌轴的支承条件 (1)2.3.2.2 功率 (1)2.3.2.3 搅拌轴强度校核 (2)2.3.2.4 搅拌抽临界转速校核计算 (2)2.3.3 联轴器的型式及尺寸的设计 (2)第四节反应釜的传动装置与轴封装置 (1)2.4.1 常用电机及其连接尺寸 (1)2.4.2 减速器的选型 (2)2.4.2.1 减速器的选型 (2)2.4.2.2 减速机的外形安装尺寸 (2)2.4.3 机架的设计 (3)2.4.4 反应釜的轴封装置设计 (3)第五节反应釜其他附件 (1)2.5.1 支座 (1)2.5.2 手孔和人孔 (2)2.5.3 设备接口 (3)2.5.3.1 接管与管法兰 (3)2.5.3.2 补强圈 (3)2.5.3.3 液体出料管和过夹套的物料进出口 (4)2.5.3.4 固体物料进口的设计 (4)第六节焊缝结构的设计 (7)2.6.1 釜体上的主要焊缝结构 (7)2.6.2 夹套上的焊缝结构的设计 (8)第三章后言............................................................. 错误!未定义书签。

3.1 结束语 ......................................................... 错误!未定义书签。

3.2 参考文献....................................................... 错误!未定义书签。

第一章绪论反应釜的广义理解即有物理或化学反应的容器，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。

根据搅拌过程的目的与搅拌器造成的流动状态判断该过程所适用的浆型，这是一种比较合用的方法。

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、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程的压力容器，例如反应器、反应锅、分解锅、聚合釜等；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。

反应釜是化工行业不可缺少的防腐设备，在使用中机械碰撞、温度急变等因素经常引起脱瓷、裂纹、气泡、气孔和面釉的其他损伤，这些缺陷在搪瓷设备中是决不允许的，一旦发生这种现象，必须进行修补。

一个搪瓷釜价值几万元，由于局部爆瓷而报废十分可惜。

应采用高分子复合材料搪瓷修补剂修复搪瓷釜，搪瓷现场修补剂是由高分子聚合物、合金钢粉末或耐磨陶瓷粉末为基材并配以固化剂的双组份复合材料。

与普通树脂型的修补剂相比，高分子复合材料依靠自身更为细密的高分子结构，使得材料自身具有更强的粘接力和优异的耐腐蚀、抗腐蚀性能，高分子甚至能够渗透到金属里面，形成更为紧密的高分子复合材料保护层。

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。

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。

并在釜壁外设置夹套，或在器设置换热面，也可通过外循环进行换热。

加热方式有电加热、热水加热、导热油循环加热、远红外加热、外()盘管加热等，冷却方式为夹套冷却和釜盘管冷却，搅拌桨叶的形式等。

支承座有支承式或耳式支座等。

转速超过160转以上宜使用齿轮减速机.开孔数量、规格或其它要求可根据用户要求设计、制作。

设计任务化工设备的机械设计是在工艺设计之后，根据设备的工艺条件，围绕着设备、外附件的选型进行机械结构设计，围绕着确定厚度大小进行强度、刚度和稳定性的设计与校核计算。

主要步骤如下：（1）全面考虑压力大小、温度高低和腐蚀强度等确定材料的选取。

（2）选用零部件。

（3）计算外载荷，包括压、外压、设备自重，零部件偏载、风载、地震载荷等。

（4）强度、刚度、稳定性设计与校核计算。

（5）传动设备的选型与计算。

（6）绘制设备图纸，包括绘制装配图、零件图，提出技术要求。

设计目的通过裸程设计，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。

第二章 反应釜的设计第一节 罐体几何尺寸计算2.1.1 确定筒体径305.28.0/0.2/m V V ===η 2-1 一般由工艺条件给定容积V 、筒体径1D 按照式（2.1）估算≅1D 34iV ⋅π 2-2 式中V-工艺条件给定容积，m ³；i-长径比,i=111=D H （按物料的类型选取，见附表2.1）。

当反应釜容积V 小时，为使筒体径D1不致太小，以便在顶盖上容易布置接管和传动装置，通常取i 最小值。

表2.1 不同釜物料类型长径比由表1.1可取i=H/Di=1≅1D 34i V ⋅π=≈⨯⨯315.24π 1.47m 2-3 圆整得，2.1.2 确定封头尺寸椭圆封头选取标准件，它的径与筒体径相同，查表JB/T 4746—2002 EHA 椭圆形封头，得：mm h 4001=，mm h 252=，25568.2m F h =，34860.0m V h =2.1.3 确定筒体高度反应釜容积V 通常按封头和筒体两部分容积之和计算。

则筒体高度1H 按照式(2-4）计算并进行圆整。

11V V V H h -=(2-4) 式中 h V —封头容积，m ³； 1V —1米高筒体容积，m ³/m 。

查表GB 9019—88表3，得：34860.0m V h =，31767.1m V = 1V V V H h -==m 14.1767.14860.05000.2=- 2-5 圆整得，mm H 1200=2.1.4 夹套的几何尺寸计算夹套和筒体的连接常焊接成封闭结构。

夹套的结构尺寸常根据安装和工艺两方面要求而定。

夹套的径2D 可根据筒体径1D 选取。

mm D D 160010012=+=表2.2夹套径与筒体径关系D j /mm500~600 700~1800 2000~3000 D j /mmD i +50 D i +100 D i +200夹套下封头型式同罐体封头，其直径2D 与夹套筒体相同。

夹套高2H 由传热面积决定，不能低于料液高。

填料系数η取0.80。

夹套高2H 按式（2.6）估算 12V V V H h-=η （2.6） m V V V H h 85.0767.14860.05.28.012=-⨯=-=η2-7 取2H =900mm 传热面积计算夹套所包围的罐体表面积一定要大于工艺要求的传热面积。

11F F F h ⨯+= （2.8）查表JB/T 4746—2002 EHA 椭圆形封头，得：29007.2m F h =，计算得2124.4m F =21417.703.59.089.29.0m F F F h =⨯+=⨯+= ＞7㎡ 2-92.1.5 夹套反应釜的强度计算2.1.5.1 强度计算的原则及依据强度计算应考虑以下几种情况。

（1）圆筒为常压外带夹套时当圆筒公称直径DN ≥600mm 时，被夹套包围部分的筒体按外压（指夹套压力）圆筒设计，其余部分按常压设计；（2）圆筒为真空外带夹套时当圆筒公称直径DN ≥600mm 时，被夹套包围部分的筒体按外压（指夹套压力+0.1MPa ）圆筒设计，其余部分按真空设计；当圆筒公称直径DN ≤600mm 时，全部筒体按外压（指夹套压力+0.1MPa ）圆筒设计；（3）圆筒为正压外带夹套时当圆筒公称直径DN ≥600mm 时，被夹套包围部分的筒体分别按压圆筒和外压圆筒计算，取其中较大值；其余部分按压圆筒设计。

当圆筒公称直径DN ≤600mm 时，全部筒体按压圆筒和外压圆筒计算，取其中最大值。

2.1.5.2 筒及夹套的受力分析工艺提供的条件为：釜体筒中工作压力为0.8MPa ，夹套工作压力0.9MPa 。

则夹套筒体和夹套封头为承受0.9MPa 压；而筒的筒体和下封头为既承受0.8MPa 压，同时又承受0.9MPa 外压，其最恶劣的工作条件为：停止操作时，筒无压而夹套仍有蒸汽压力，此时筒承受0.9MPa 外压。

2.1.5.3 计算反应釜厚度罐体和夹套材料选用S11306，，设计温度t 1=220℃（罐体），t 2=250℃（夹套），设计压力P 1=1.00MPa （罐体），P 2=1.00MPa （夹套）。