20xx年年产100吨铀回收工艺设计方案(编辑修改稿)

20xx年年产100吨铀回收工艺设计方案(编辑修改稿)内容摘要：

备实际体积 V之比称为设备装料系数，以符号φ表示，其具体数值根据实际情况而变化。 如下表 2： 表 2 装料系数 条件 φ 条件 φ 不带搅拌或搅拌很慢的反应器 ～ 易起泡沫在沸腾下操作的设备 ～ 带搅拌的反应器 ～ 贮槽和计量槽 ～ 其中 ： V1=α =2β =2 x24 )(242242  t 式中 ： t－ 操作周期 .h β － 每天每只釜操作批次  －反应时间 .h T－辅助时间 .h  =5h, T=, t=, β =24247。 = 辅助进料时间包括：进料时间： 加热时间： 1h 放料时间： 所以α =2β =6， VR=24V1／α = m3 2）反应器体积的计算 VR = Vφ 3)间歇操作釜式反应器直径和高度的计算 : 一般搅拌反应器的高度和直径之比 H/D=，釜盖与釜底采用椭圆形封头，封头体积 V=（ 25～ 50）的体积 [17]。 表 3 几种反应釜 H/D值 种类 釜内物料类型 H/D 一般反应器 液 固相或液 液相型 1～ 气液相型 1～ 2 搅拌缸 气液体系 ～ 由工艺计算决定了反应器的体积，即可求得其直径与高： 图 4：反应器的主要尺寸： V= H1= V=π /4179。 D2H2+ 其中： H/D= H2=H－ H1 H1 = V= V =179。 D2（ HH1） + =179。 D2（ ） + = 0. 877D3= D= ∴ D= H1=D/4= H= H2= 将 D， H整圆得： D=2200mm H=2640mm H1=550mm H2=1650mm V=π D2H2/4+ =π179。 ()2179。 ()+179。 ()3 = 将 V圆整得： V=10 m3 φ =VR/V= = ∴符合装备系数的要求 [18]。 4)反应器的选型 : 由于铁矾法除铁是在酸性条件下进行的，所以反应器的设计要求是耐腐蚀性强的反应设备。 本设计选择搪玻璃搅拌设备。 搪玻璃设备的性 能： 搪玻璃设备是将以二氧化硅为主体加上其他多种元素制成的玻璃质瓷釉，经920～ 960℃多次高温烧结，使瓷釉牢固地密着于金属铁胎表面而制成。 因此它既具有类似玻璃的化学稳定性，又具有金属强度的双重优点，是一种优良的耐腐蚀设备。 广泛地应用于化工、石油、冶金、医药、染料、合成橡胶、合成纤维、塑料、食品饮料和国防工业等工业生产和科学研究中的反应、蒸发、浓缩、合成聚合、皂化、磺化、氯化、硝化、换热、分离、计量、贮存等、以代替不锈钢和有色金属设备。 综合性能优良，具有以下优越的性能 [19]。 ①耐腐蚀性 能耐无机酸、 有机酸、有机溶剂及 pH小于或等于 12的碱溶液，但对强碱、氢氟酸及温度大于 180℃、浓度大于 30%的磷酸不适用。 ②不粘性 光滑的玻璃表面对介质不粘且容易清洗。 ③绝缘性 适用用于介质在过程中易产生静电的场合。 ④隔离性 玻璃层将介质与容器钢胎隔离、铁离子不溶入介质。 ⑤保鲜性 玻璃层对介质具有优良的保鲜性能。 搪玻璃闭式搅拌设备（ HG/T2372） [20] ①技术参数 适用于筒体内公称压力≤ 、公称容积 2500～ 20xx0L,夹套内公称压力≤ ,筒体及夹套内介质温度－ 20℃～ 200℃范围内。 ②结构型式及基本参数 已知：本设备 DN=2200mm、 VN=9290m3 查表有： 反应器的型号： HG/T237292[21] 表 4技术特性 : 设备序号 公称容积 VN/L 公称直径DN/mm L系列 计算容积 VJ/L 夹套传热面积 /m2 介质温度 /℃ 11 10000 2200 11674 壳体材料为 Q235A:允许温度为 0～200 搅拌轴公称直径DN/mm 电动机功率/Kw 搅拌轴公称直径/r,min1 电动机 型 式 传动装置 支座型式 规格及数目 110 11 125 YB 型系列 机型 Ⅰ CWS200500 悬挂式 A 10179。 4 搅拌轴密封（机械密封） 放料阀 参考质量 /Kg 单端机械密封（适用于 PN ≤ 搪玻璃上展式放料阀 DN为100 8100 表 5 管口尺寸 /mm 设备序号 公称直径 封 头 L系列 带视镜人孔 m 灯孔 s 压 力 表 口 p 温度计套管口 t 备用口 加料口 a b c d 搅拌孔 e 罐盖 h 11 2200 400179。 300 125 125 200 150 150 150 150 200 800 表 6 管口尺寸 /mm 设备序号 公称容积VN/L 公称直径 DN 封头 蒸汽进口或液体出口 液体喷嘴管口及喷嘴规格 液体出口 不凝气体排放口 放料阀 L系列 l1 l2 n1 n2 n3 n4 g f 11 10000 2200 80 80 80 80 80 80 3/4ˊ 150 表 7主要尺寸 /mm 设备序号 公称容积VN/L 公称直 径 L 系列 D0 D1 D2 D3 D4 DN d1 11 10000 2200 1540 2400 2734 1700 800 110 95 其中 H0=6330 H1=1770 表 8 主要尺寸 /mm 设备序号 公称容积VN/L 公称直径 L系列 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9 11 10000 2200 1533 1300 197 850 1850 360 2800 530 93 B1=550 B2=420 B3=770 表 9 主要尺寸 设备序号 公称容积VN/L 公称直径 DN 搅拌叶直径B δ δ 1 δ 2 zφ L系列 浆式 11 10000 2200 950 20 12 12 436 反应器型号： HG/T237292 说明：搪玻璃闭式搅拌设备配机型Ⅰ传动装置，筒体内公称压力 , 公称容积 10000L，筒体直径 2200mm,佩戴视镜和平衡人孔，轴密封选用单端面机械密封 ，带温头的翘片式温度计套管，悬浮式支座，配上展式放料阀 [22]。 夹套的计算： 1） 夹套直径的确定： 表 10夹套直径的确定 Dj/mm 500～ 600 700～ 800 20xx～ 3000 Dj/mm Di+50 Di+100 Di+200 从表中可得到： Dj=Di+200=2200+200=2400 夹套封头也采用椭圆形并与夹套筒体相同的直径。 2）夹套高度的确定： 夹套高度一般应高于材料液的高度，应比釜内液面高出 50～ 100mm左右，以保证充分传热： H2=2740mm 3)传热面积的确定： 表 11夹套传热面积 公称直径 DN/mm 夹套传热面积 /㎡ 2200 ∵反应釜的 DN=2200,∴夹套的传热面积 S=㎡ 釜体及夹套强度的计算 ： 选择设备材料，确定设备的压力： 由已知条件并分析工艺要求，选 GB6654钢板在 100～ 150℃下的允许的应力为 [δ ]t=132Mpa,夹套筒体和封头为内压容器 [23]。 釜体的筒体和封头既受内压作用，又受外压的作用，查表：可取釜体的内压 P=,夹套的内压 Pˊ =. 1) 夹套的筒体和封头壁厚的计算： ①夹套筒体壁厚： 筒体壁厚设计公式： Sc=PDj/{2[δ ]tφ P}+C2 对夹套式中： Dj=2400 P= [δ ]t=132Mpa φ为焊缝系数由于采用单面的对接焊缝，在焊接过程中沿焊缝根部全长有点紧贴基本金属垫板，不进行无损探伤检查得：φ = 表 12 焊接接头系数φ 焊接接头形式 检验要求 焊缝系数φ 备注 双面焊的对接焊缝 100%无损探伤 局部无损探伤 单面焊的对接焊缝 100无损探伤 在焊接过程中沿焊缝根部全长有紧贴基本金属 的垫板 壁厚的附加量 C由钢板负偏差 C1腐蚀裕量 C2两部分组成，即 C=C1+C2 初步取： C1=KSB B=10～ 15 当材料腐蚀速率 KS为 ～ 1mm/a时，单面腐蚀 C2=1～ 2mm,双面腐蚀 C2=2～4mm.∴ C1= 夹套为单面腐蚀，则有： 夹套壁厚： Sc=PDj/{2[δ ]tφ P}+C2 =179。 2400/[2179。 132179。 ]+2 = 根据钢板规格取 Sc=10mm ②夹套封头的厚度： 由封头壁厚设计公式： Sc=KPDj/{2[δ ]tφ }+C2 式中： Dj/Hj=2400/（ 179。 2） =2,可以认为此封头为标准封头 ∴ K= ∴ Sc=KPDj/{2[δ ]tφ }+C2 =(1179。 179。 2400)/(2179。 132179。 179。 ) = 根据钢板规格取 Sc=6 mm 3)釜体筒体和封头壁厚的计算： ①釜体筒体的厚度： 筒体为双面腐蚀设备，查表 9得：φ = C1= C2=2 C=C1+C2= P= 筒体壁厚设计公式： Sc=PDi/{2[δ ]tφ P}+C2 =179。 2200/[2179。 132179。 － ]+2 = 根据钢板规格取 Sc=8mm ②釜体封头的厚度： 封头的设计公式： Sc=KPDi/{2[δ ]tφ }+C2 =179。 179。 2200/[2179。 132179。 179。 ] = 根据钢板规格取： Sc=8mm ③ 筒体的较核： 圆筒长度： L=2640+8=2648mm 圆筒外径： D0=Di+Sc=2216mm 有效壁厚： Te = ScC2= 由 L/D=2648/2216= D0/ Te =2216/= 查几何参数图 314得： A= E=179。 105Mpa 由 A查壁厚计算图：无交点。 ∴ P=B/( D0/Te)=(2/3)EA/( D0/ Te) =(2/3)179。 105179。 （ 1/） = 可见 ： P= ∴ 筒体壁厚 tn=8mm不符合稳定要求。 ④ 按稳定确定壁厚 ： 由表 10查得 ： Tn=20mm C1= C2=2 有效壁厚 ： Te=Tn－ C1－ 2C2 =179。 2= D0=2200+20179。 2=22400 由 ： L/D0=2648/2216= D0/Te= 查几何算圆 A= 由 A查得 B得 B=116 所以 [P]=B/（ D0/Te） =106/=≥ Mpa 故 Tn=20mm符合要求 所以 D0=2200+40=2240mm 保温材料的选取： 保温层是 为了防止生产过程中的设备和管道周围环境散发或吸收热量而进行绝热过程，主要用来减少设备，管道及其附近的热量损失，以及保证操作人员的安全，改善劳动环境，本设计采用 150℃饱和蒸汽进行加热，查阅常用主要绝热材料性能及规格，选取超细玻璃棉板毯，其规格如下； 表 13 超细玻璃棉板毯的技术参数 类别 适用温度 容积密度 导热率 w/（ m178。 ℃） 超细玻璃棉板毯 100～ 400 64～ 120 + 保温层厚度的计算 : 对圆筒型设备进行保温，且外径大于 1m 则 δ =λ（ Ts－ Ta） /a1（ Tf－ Ts） δ — 保温厚度。