反应釜设计

反应釜设计

1概述

反应釜（或称反应器）是通过化学反应得到反应产物的设备，或者是为细胞或酶提供适宜的反应环境以达到细胞生长代谢和进行反应的设备。几乎所有的过程装备中，都包含有反应釜，因此如何选用合适的反应器系列，确立最佳的操作条件和设计合理可靠的反应器，满足日益发展的过程工业的需求具有十分重要的意义。

反应釜的主要作用是提供反应场所，并维持一定的条件，是化学反应的过程按预定的方向进行，得到合格的反应产物。

一个设计合理、性能良好的反应釜，应能满足如下要求：

1、应满足化学动力学和传递过程的要求，做到反应速度快、选择性号好、转化率高、目的产品多、畐产物少；

2、应能及时有效的输入或输出热量，维持系统的热量平衡，使反应过程在适宜的温度下进行；

3、应有足够的机械强度和耐蚀能力，满足反应过程对压力的要求，保证设备经久耐用，生产安全可靠；

4、应做到制造容易、安装检修方便，操作调解灵活，生产周期长。反应釜的概述和作用.

本次设计主要从反应釜的机械性能，强度要求出发，进行机械设计，包括釜体的尺寸计算，材料选择，夹套材料的确定，尺寸的计算，传动与搅拌装置的选型，法兰等零部件的设计。

2、工艺设计

2.1反应釜釜体

2.1.1釜体容积

对于反应釜，釜体容积通常是指圆柱形筒体及下封头所包含的容积之和。

根据釜体容积容积V的性质，选定H/Di的值，若忽略釜体低封头容积，可以认为

V 丄D j H 丄D j3徂1= H /D i

4 i4 ' i D i 丿i

根据规定可知：D =1200mm又因为一般反应釜的H / D i = 1 ~ 1.3 ,,由此可得出

兀兀3 f H '

= 1.36~1.76m3

V =—D jH = —D j31 —

4 4 I D 丿

2.1.2最大工作压力

根据要求操作压力p W=0.5M pa

设计压力 P =( 1.05 〜1.1) P w，取 P = 1.1 P w=1.1 X 0.5=0.55MPa ;

11x12

液体静压PL 止一(kg rn/ S2£m2)俺0.0132MPa ；

10

P L / p = Of132.-0.024 = 2.4% < 5%，可以忽略P L；

0.55

计算压力P c = P + P L = p =0.55 MPa ；

因此釜体最大工作压力为0.55 MPa

2.1.3工作温度

根据要求：工作温度t=100 C

2.1.4工作介质

釜体体内的工作介质选为聚乙烯

2.2反应釜夹套

传热面积的校核（传热面积）

DN =1200mm釜体下封头的内表面积F h = 1.6552 m2

2

DN =1200mm筒体（1 m高）的内表面积戸=4.77m

2 夹套包围筒体的表面积F S= F1 X H j = 4.77X 0.836=3.9878 ( m )

F h + F S =1.6552 + 3.9878=5.6429 (m2)

由于釜内进行的反应是放热反应，产生的热量不仅能够维持反应的不断进行，且会引起釜内温度升高。为防止釜内温度过高，在釜体的上方设置了冷凝器进行换热，因此不需要进行传热面积的校核。如果釜内进行的反应是吸热反应，则需进行传热面积的校核，即：将Fn + Fs= 5.6429 m2与工艺需要的传热面积F进行比

较。若Fn + Fs> F ,则不需要在釜内另设置蛇管；反之则需要蛇管。

2.3传动与搅拌装置

2.3.1转速

搅拌轴转速n = 85r/min

2.3.2功率

电动机的的功率P = 2.2KW

2.4反应釜附件设计

2.4.1法兰的设计

根据DN = 1200mm、PN = 0.6MPa，由文献[1]448页表10-1确定法兰的类型为甲型平焊法兰。标记：法兰FF1200-0.6 JB/T4701 材料：0Cr18Ni10Ti

2.4.2密封面形式的选型

根据PN = 0.6MPa < 1.6MPa、介质温度100C和介质的性质，由文献[1]331页表16- 14知密封面形式为光滑面。

2.4.3垫片的设计

由文献【1】表331页16-14得垫片选用耐油橡胶石棉垫片，材料为耐 油橡胶石棉板(GB/T539 )。

2.4.4螺栓、螺母和垫圈的尺寸规格

本设计选用六角头螺栓(C 级、GB/T5780-2000)、I 型六角螺母(C 级、

GB/T41-2000)

平垫圈(100HV 、GB/T95-2002)

2.4.5工艺接管的设计

由GB_T_17395-1998查无缝钢管

(1)水进口、水出口及工艺物料进口接管

采用*42X1.0无缝钢管，罐内的接管与夹套内表面磨平。配用突面板式

采用*27X 1.0无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管 法兰：HG20592 法兰 PL25-1.0 RF 0Cr18Ni10Ti 。

(3)温度计接口

采用* 21 X 0.5无缝钢管，伸入釜体内一定长度。配用突面板式平焊管法 兰：HG20592 法兰 PL20-0.5 RF 0Cr18Ni10Ti 。

(4)放料口

采用* 76X 3.0无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管 法兰：HG20592 法兰 PL80-3.0 RF 0Cr18Ni10Ti 。与其配套的是手动下 展式铸不锈钢放料阀，标记：放料阀 6-100 HG5-11-81-3.

(5)加热器套管

采用* 76x3.0无缝钢管，罐内的接管与下封头内表面磨平磨平。配用突面

采用* 219X 8.0无缝钢管，罐内的接管与下封头内表面磨平磨平。配用突 面板式平焊管法兰：HG20592

(7)视镜、冷凝器接口

采用*89咒4无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法 兰：HG20592 法兰 PL80-4 RF 0Cr18Ni10Ti 。

2.4.6.支座的选型及设计

由于设备外部设置有80 mm 的保温层，文献1 342页表16-23所以选耳 式B 型支座，支座数量为4个

反应釜总质量的估算： mz=m,+m2+m3+m 4 + m 5

平焊管法兰：HG20592

(2) N2 (气)、安全阀进口

法兰 P L40-1.0 RF 20。

板式平焊管法兰：HG20592

(6)固体物料

法兰 P L80-0.1 RF 20。

法兰 P L200-8 RF 20。