24立方米搅拌反应釜设计毕业设计(编辑修改稿)

24立方米搅拌反应釜设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

简单，它的 搅拌叶一般以扁钢制造，当釜内物料对碳钢有显著腐蚀性时，可用合金钢或有色金属制成，也可以用钢制外包橡胶或环氧树脂，酚醛玻璃布等方法。 桨叶安装形式分为平直叶和折叶两种。 平直叶是页面与旋转方向互相垂直；折叶则是与旋转方向成一斜角度。 平直叶主要使物料产生切向方向的流动，加搅拌挡板后可产生一定的轴向搅拌效果。 折叶与直叶相比轴向分流略多。 浆式搅拌器的运转速度较慢，一般为 10100r/min,圆周速度在。 广泛应用于促进传热可溶固体的混合与溶解以及需在慢速搅拌情况下，如搅拌被混合的液体及带有固体颗粒的液体都是很有效果的。 安徽工程大学毕业设计（论文） 3 第 1 章 绪论 随着中国的发展越来越快，反应釜化工产品的出口量逐渐增加。 全球对高效，高质化工产品的需求也日益增长，随着企业产生对科学研究技术的需求，强力渴望生产技术，生产设备的提高、进步和需求，进行国际间交流，将是中国成为全球化工制造业中心，为化工设备带来巨大的市场潜力。 同时，随着科学技术的发展，人们对生活环境的要求逐渐提高，化工产业所制造出的产品在我们的日常生活当中也随处可见，为了能够制造出更 好的化工产品，不仅对加工工艺提出了新的要求，也对其生产设备有了更新的要求，而反应釜作为精细化工当中必不可缺的设备，更是成为重中之重。 鉴于搅拌反应釜是化工行业当中普遍使用的釜类设备，因此，如何能够将现有的搅拌反应釜类设备进行新的改进和加工，对于化工产业来说具有非常重要的意义，而且它可以 应用到国民经济、科技活动、国防建设和人民生活的各个领域。 同时还可以扩化工设备的出口，促进对外贸易和交流，因而对于振兴我国的化工机械工业具有重大的作用，对于推动我国科学技术的进步和国民经济的发展也具有极为深远的战略意义。 反应釜自 1912 年发明以来取得迅猛发展，至今全球仍以每年 3— 5%的速度递增。 我国也正处于快速发展当中，所以对其生产以及各类型的消费应用也保持在非常高的水平。 但是由于科学技术的限制，我国研制的反应釜以及在应用上跟国外相比，还是有一定差距的。 首先，国外所制造的反应釜，除了燃料行业 2020040000L，其他的均可达到 120m3；而我国多在 6000L 以下。 因为反应釜的容积小大与产量，批量生产中的质量误差以及降低产品成本都有着密切相关的关系，所以这也限制了我国化工产品的质量，成本以及销量。 其次 ，国外的自动化水平高，在大工厂当中已经实现了电脑自动化生产，而我国的设备操纵还是普遍存在手工操作，这影响了产品的产量以及质量，同时对人身体的健康也有一定的影响。 再者，在反应釜的构成上，已经由单一搅拌器发展到双搅拌器或外加泵的强制循环，而国外更是除了装有搅拌器外，还使釜体沿水平线旋转，从而提高反应速度。 虽然我国跟国外在反应釜的研制与应用上还有一定差距，但我国在这一领域上也一直处于 高速增长期，反应釜生产和消费应用的已广泛应用于石油、化工、轻工、食品、酿酒、制药、家电、水电、机械、建筑、市政和各种民用器具中。 1990 年我国反应釜消费量为 26 万吨， 1999 年为 153 万吨， 2020 年为 173 万吨， 2020年为 225 万吨， 2020 年反应釜消费量达到 447 万吨左右，居全世界第一位， 2020 年反应釜消费量达到 600 万吨以上，其中铬镍奥氏体反应釜的消费量占反应釜总消费量的75%— 80%。 反应釜结构调整和含镍生铁的使用也使人们看淡镍的需求前景。 近年来，为降低镍消耗量，反应釜生产商从生产常规的奥氏反应釜（含 8%的镍）转向生产低镍（含 12%的镍及 810%的锰）或无镍反应釜，今年我国铁素体反应釜的产量有望达 200万吨。 此外，不 锈钢反应釜含镍生铁的应用替代了金属镍的部分需求，今年我国从东南亚等地进口了大量镍矿，反应釜厂含镍生铁的使用量将达到 200 万吨左右，占反应釜行业镍用量的 35％。 从而可见中国在这一领域发展的快速。 陈刚： 4 随着近年来全球气候变暖，在化工行业的发展的同时，对其产生的污染控制也越来越严格，所以，从大的趋势上来看，未来反应釜的发展，将从节能，环保以及更高的工艺操作，材料等方面着手，以满足市场与发展潮流的变化。 对于搅拌反应釜的研究，除功率问题外，有关搅拌的流体力学研究具有重要意义。 这方面已做了许多工作 ，但尚需扩大和深入。 在液体中进行搅拌时，搅拌器的功能不仅引起液体的整个运功，而且要在液体中产生湍动，湍动程度与搅拌器使液体旋转而产生的旋涡现象有密切关系。 这些旋涡因经常地互相撞击和破裂，使液体受到剧烈的搅拌。 由此可见在搅拌操作中，对于流体力学理论的研究是极其重要的。 近代化学工业中，流动的物料不再只是一些低粘度的牛顿型流体，许多高粘度流体也常常遇到，尤其是各种各样的高分子溶液以及混有催化剂粒子的浆状流体等非牛顿型流体的应用日益广泛。 它们与通常的牛顿型流体具有不同的流动特性，所以对于非牛顿型液体的研究是当今的 一个重要课题。 对高粘度液休，特别是非牛顿型流体的搅拌传热的研究，也是近年来的一个方向。 聚合釜的传热特性与其中所用的搅拌器的型式关系甚大。 对于各种常用搅拌器型式的反应釜之传热，前人给出了许多方程式，近年来在一些文章中也补充丁有关反应釜的传热系数的推算公式。 关于搅拌器，除非遇有特殊的任务，需要特殊设计之外，现有的各种搅拌器，尤其常用的框式、平浆式、推进式和涡轮式等已足够应用。 而且这些搅拌器已有相应的标准，所以对已有搅拌器性能的深刻了解。 应予以更多的注意，以便使它们在使用中能够充分发挥作用。 涡轮式搅拌器现正被广 泛使用，因为这种搅拌器在工业上适应性是很大的，它几乎能有效地完成所有的搅拌任务，并能处理那些特别是化学工业中经常遇到的各种粘度的物料。 反应釜的轴封多是用填料密封和机械密封。 一百多年前，初期的密封都是采用一些天然材料如皮革和浸油绳等作为轴封。 以后油浸绳密封逐渐发展成为今天的软填料密封。 由于石油化学工业的发展，易燃易爆物质比较多，对密封性能要求较严， 1935～ 1945年间在英美等国均开始研究和应用机械密封，并得到到较快发展。 机械密封较填料密封有很多优点： ① 泄漏量极少。 机械密封的泄漏量是填料密封的 1%。 ② 摩擦功 率损失相当小。 由于接触面的摩擦系数很小，因此，机械密封的功率损失约为填料密封的 l0～ 15%。 ③ 使用寿命长。 一般质量好的机械密封可用 2～ 5 年，在正常工作条件下不需要维护调整。 对轴的精度和光洁度的要求没有填料密封那样严格，耐振性能好。 当轴摆动较大时，机械密封也能良好工作。 同时，轴对密封腔孔的偏斜也不十分敏感，减少了轴或轴套的磨损。 在轴有防腐蚀涂层时 (喷，涂、衬、搪、包等 )，能克服填料密封将防腐层磨损或破坏的缺点。 机械密封的缺点是结构复杂，装拆不便，对动环和静环的表面光洁度及平直度要求高，不易加工，成本较高。 但和 优点相比只占次要地位。 因而机械密封已日益得到广泛应用。 随着科学技术的发展，设备有大型化发展的趋势，也要求搅拌设备大型化。 如国外聚合釜的容积已由最初的 8～ 40m3扩大到 60～ 100m3，最大的已达到 140m3。 采用大型聚合釜可大大减少操作和检修人员，有利于自动化，减少投资，提高生产率，稳定产品质量。 随着容积的大型化，釜型逐渐由细长型向矮胖型发展，而且采用底部搅拌的方式越来越多。 总的来说， 随着设备行业的发展，反应釜要求越来越高。 化工生产对反应釜的具体要求和发展趋势如下： 大容积化，这是增加产量、减少批量 生产之间的质量误差、降低产品成本的有安徽工程大学毕业设计（论文） 5 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 30m179。 ；而其它行业可达 120 m179。 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。 国外，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。 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。 合理 地利用热能，选择最佳的工艺操作条件，加强保温措施，提高传热效率 使热损失降至 最低限度，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 将是今后的发展方向。 陈刚： 6 第 2 章 反应釜釜体的设计 釜体 DN 、 PN 的确定 釜体 DN 的确定 由文献《过程设备设计》表 85 可知 几种搅拌设备筒体的高径比如表 21： 表 21 几种搅拌设备筒体的高径比 种类 筒体内物料类型 高径比 反应釜、混合槽 液 液或液 固体系 反应釜、分散槽 气液体系 12 聚合釜 悬浮液、乳化液 搅拌发酵罐 气 液体系 由给定参数：反应釜内介质为染料和有机溶剂，由表选取高径比 i= 将釜体视为筒体，由 V=(π /4) 2iDL， L= iD 则， 34iiDHVD （ 21） Di=1330mm圆整 Di=1400mm 釜体 PN 的确定 因设计压力 p＝ ，故： PN ＝ 釜体筒体壁厚的设计 设计参数的确定 设计压力 p ： p ＝ ； 计算压力 cp ： cp =p = ； 设计温度 t ： t≤ 110℃； 焊缝系数  ：  ＝ （面焊全焊透对接接头，局部无损检测）； 材料选 择： Q345R（热处理下高强度，韧性好，焊接性能与成型性能良好， 耐腐蚀性能优良）； 许用应力 []t ：根据材料 Q345R、设计温度 55℃，由文献 [1]表 D1 知 []t ＝ 189MPa ； 钢板负偏差 1C ： 由文献 [2] 表 146 得 1C ＝ （ GB665496） 腐 蚀裕量 2C ： 2C ＝ （双面腐蚀）。 筒体壁厚的设计 由公式设计壁厚22[ ] cid t cpDSCp 得： 安徽工程大学毕业设计（论文） 7 考虑 1C ，则 nS = dS + 1C = ， 经圆整并考虑钢板常用规格，取故筒体的壁厚取 Sn=6mm 釜体封头的设计 封头的选型 由文献 [2]316页表 163选釜体的封头选标准椭球型，代号 EHA、标准 JB/T4746— 2020。 设计参数的确定 Pc=  ＝ （ 整板冲压 ） ； 1C ＝ （ GB665496）； 2C ＝。 封头的壁厚的设计 由公式   ccpDpcti   得 mmn  圆整 得 mmn 6 根据规定，封头壁厚与筒体壁厚一致，所以封头壁厚为 6mm。 封头的直边尺寸、体积及重量的确定 根据 DN=1400mm，由文献 [2]318 页 表 16 5 知： 直边 高度 1h ： 25mm 体积 FV ： 3m 曲边 深度 2h ： 350mm 内表面积 A： 2m 质 量 m: H 的设计 筒体长度 H 的设计 TFV V V， TFV V V ， 24 iFD H V V  24FiVVHD =1299mm 圆整得 : H =1300mm 釜体长径比 / iLD的复核 mm Sd 06 . 4 1 7 . 0 85 . 0 189 2 4 . 1 7 . 0        陈刚： 8 35025130021  ii D hhHDL 在 ~ 之间，满足要求。 外压筒体壁厚的设计 设计外压的确定 由设计条件可知，夹套内介质的压力为 ，取设计外压 p =。 图算法设计筒体的壁厚 设筒体的壁厚 nS ＝ 12mm ，则： eS = nSC =122= 10mm ， 2o i nD D S =1420mm ， eSD 筒体的计算长度： L = H+2h1 =1300+2 25 =1350(mm ) 4 2 41 3 5 00 DL 在 文献 [2]中图 15 4 的 / oLD坐标上找到 的值，由该点做水平线与对应的 DL 线相交，沿此点再做竖直线与横坐标相交，交点的对应值为： A ≈。 由文献 [2]中选取图 156，在水平坐标中找到 A = 104点，由该点做竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数 B 的值为： B≈ 130MPa。 根据 []p =/oeBDS得： []p =130/=（ MPa ） ． 因为 p ＝ []p ＝ ，所以假设 nS ＝ 12mm 合理，取筒体的壁厚 nS＝ 12mm。 外压封头壁厚的设计 设计外压的确定 封头 的设计外压与 筒体 相同，即设计外 压 p。