聚合釜设计参考示例

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（各岗位控制条件；……） 三废处理（废水及废液；废渣；废气） 4设备选型原则

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）

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 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。 设计依据 ……

釜几何尺寸的确定

选定罐体高/径比i= （～）

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 = ，容积V h =

查表得Dg2000的筒体的有关数据如下： 一米高容积V 1= ； 一米高内表面积F 1= 则筒体高度计算为：

H=（V －V 封）/V 1=（）÷= m 按材料规格求整为： H= m 长径比 H/D=3200÷2600=， 釜的实际体积为：

V 实际 = HV 1+V 封 = ×+ = 釜的实际装料系数为： η实际=V 物/V 实际=÷=

由此可见，聚合釜的尺寸合理。

釜设计最大生产量为：×=……m3

夹套几何尺寸的确定

取公称直径为Dg2800的夹套，夹套封头也采用标准椭圆封头，并取与夹与筒体相同的直径。

查表得Dg2800的标准椭圆封头的有关尺寸如下：

直边高度h2=700mm ；内表面积F h=；容积V h=

聚合釜筒体部分物料的高度：

H物=（V物-V封）/V1=（）÷=

液面高度H液=H物+h1+h2=2540+50+650=3240mm

夹套包围的筒体高度：H包=H物+△=+=

夹套筒体的高度：H夹=H包+50=2720+50=2770mm

聚合釜内传热面积 A=H包F1+F h=×+=

由《化工设备机械基础》式4-5校核：……

传热面积合适。

釜壁厚的计算

聚合釜采用0Cr19Ni10与16MnR不锈钢复合钢板制造。可以16MnR钢来进行强度计算。

设计压力；设计温度180

聚合釜计算厚度为：

δ= PcD i/（2φ［σ］t－Pc）

=×2600/（2××180－）=

δn =δ+C+△

其中C = C1+C2 C1为钢板负偏差，取,C2为腐蚀裕度，取1mm, 则壁厚附加量C=

δn=++△=

δe =δn－C=－=

D0/δe=（Di +2δn）/δe

其中D0为聚合釜外径，Di为聚合釜内径。则

D0/δe=（2600+×2）/=

计算长度 L=H+h2+1/3h1，其中H为筒体高度，h2为封头直边高度，h1为封头曲边高度。则

L=3293+50+1/3×650==3560mm

L/D0=3560/2600=

查《外压或轴向受压圆筒几何参数计算图》，得到系数A=

然后查图《外压圆筒和球壳厚度计算图（16MnR钢）》,A点位于曲线左边，用公式［P］=2AEt/3(D0/δe)

在操作温度下，钢板Et=×105 MPa

［P］=2××186×109/（3×）= MPa〈 MPa

所以10 mm厚钢板不适合。

当δn =26mm时，D0/δe =（2600+×2）/=

查《外压或轴向受压圆筒几何参数计算图》，得到系数A=，然后查图《外压圆筒和球壳厚度计算图（16MnR钢）》B=68MPa

则计算许用外压力［P］

［P］=B/（D0/δe）=68/=

设计外压P= ，小于［P］且比较相近。则所选取的δn=26 mm符合要求。

即筒体厚度δn=26mm

封头厚度取与筒体相同的厚度26mm

夹套厚度的计算

夹套选用15MnVR钢板制造。

夹套计算厚度为：δ= Pc Di/（2φ［σ］t－Pc）

式中：Pc为计算压力；取；Di为夹套内径；2800mm；φ为焊缝系数，取（双面对接焊，局部无损探伤）；［σ］t为材料许用应力，查表得180MPa

则δ=×2800/（2××180－）=

钢板名义厚度δn=δ+C+△ 其中C = C1+C2，C1为钢板负偏差，取0.6mm,C2腐蚀裕度取2mm,则壁厚附加量C等于

那么，δn=++△= =10mm

夹套封头厚度取与夹套筒体相同的厚度10mm

水压试验应力校核

筒体水压试验应力校核

水压试验压力P T ==×=

水压试验时的薄膜应力为

σT =P T（Di+δe）/2δe 考虑到液柱压力，代入计算时P T 取

σT =×（2600+）/2×=

查表得16MnR的屈服极限σs=325MPa

故φσs = ××325= ＞=σT

则筒体厚度满足水压试验时强度要求。

夹套水压试验应力校核

夹套水压试验压力为

P T =［σ］/［σ］T =××180/180=

水压试验时的薄膜应力为

σT = P T（Di+δe）/2δe ，考虑到夹套液柱压力，代入计算时P T取

有效厚度δe=δn- C = 10 – =

故σT = ×（2800+）/2×=

查表得20R的屈服极限σs=390MPa

故φσs=××390= ＞=σT

所以夹套厚度满足水压试验时强度要求。

水压试验的顺序是先做聚合釜水压试验，试验合格后再焊上夹套。然后做夹套水压试验。夹套水压试验压力时，聚合釜内至少要保持的压力。

釜有关数据

查表直径为2600mm，厚度为26mm的筒体一米高的质量为1684㎏，聚合釜封头质量为㎏。

直径为2800mm，厚度为10mm的夹套筒体一米高的质量为644㎏，夹套封头质量为㎏。

则聚合釜质量m1=1684×＋×2=㎏

夹套质量m2=644×＋=㎏

聚合釜总质量m = ＋ = ㎏

表6-1 聚合釜有关数据表

项目直径

（mm）高度

（mm）

厚度

（mm）

封头直径

（mm）

材质

（mm）

质量

（㎏）