2.4m3搅拌反应釜设计毕业设计论文.doc
《2.4m3搅拌反应釜设计毕业设计论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2.4m3搅拌反应釜设计毕业设计论文.doc(46页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、毕业设计(论文) I 2.4 m3搅拌反应釜设计搅拌反应釜设计 摘摘 要要 本文设计的搅拌设备是搅拌反应釜,反应釜的结构采用夹套式。内筒介质是染料 及有机溶剂,设计压力为 0.7MPa;夹套内介质为冷却水或蒸汽,设计压力为 0.9MPa; 主体材质为 Q345R,搅拌速度为 50r/min,反应釜体积为 2.4m3,操作体积为 2.0m3,轴 功率为 1.4KW。 搅拌反应釜主要由筒体和夹套组成,多为中、低压压力容器;搅拌装置由搅拌器 和搅拌轴组成;传动装置是为搅拌装置设置的,主要由电动机、减速器、联轴器和传 动轴等组成;轴封装置为动密封,一般采用机械密封或填料密封;它们与支座、人孔、 工艺接
2、管等附件一起,构成完整的搅拌反应釜。 设计方法采用压力容器常规设计方法,遵循化工设备要求,按照 GB150- 98钢制压力容器等技术法规执行,设计内容主要包括釜体(内筒与夹套)强度、 结构设计、校核和水压试验;搅拌装置设计与校核;传动装置设计以及反应釜其他零 部件设计等。 反应釜作为搅拌设备的一种,其应用前景广泛,尤其在石油与化工行业中更是得 到了广泛的应用。 关键词关键词 反应釜;釜体;搅拌装置;传动装置;附件 陈刚:2.4m3搅拌反应釜设计 II Abstract This design of mixing equipment is stirred tank reactor with ja
3、cket. Inner tube is a dye and an organic solvent medium and the design pressure is 0.7Mpa.jacket cooling medium is water or steam and the design pressure ois 0.9MPa; The main material is Q345R, stirring speed is 50r/min, reactor volume is 2.4m3, operating volume is 2.0m3 and shaft power is 1.4KW。 st
4、irred tank reactor is mainly composedof the cylinder and the jacket ,mostly in medium and low-pressure vessels.The mixing device composed by a stirrer and agitator shaft.The gearing is set for the stirring device, mainly consists of motor, reducer, couplings and shafts and other components; seal dev
5、ice is dynamic seal, generally use mechanical seal or packing.All of them with support, manholes, and other accessories with the takeover process constitute a complete stirred tank reactor. Pressure vessel design using conventional design methods, follow the “chemical equipment“ requirement, accordi
6、ng to GB150-98 “steel pressure vessel“ and other technical enforcement.The designed mainly includes kettle body (inner tube and jacket) strength, structural design, school nuclear and hydraulic test, stirring device design and checking, gear design and other reactor components design. Reactor as a s
7、tirring device has broad application prospects, especially in the oil and chemical industry it has been even more widely used. Keywords reactor;kettle;stirring device;gearing;attachment 毕业设计(论文) III 目录目录 引言- 1 - 第 1 章 绪论- 3 - 1.1 反应釜研究的背景及意义.- 3 - 1.2 反应釜的研究现状.- 3 - 1.3 反应釜的发展趋势.- 4 - 第 2 章 反应釜釜体的设计
8、- 6 - 2.1 釜体 、的确定- 6 -DNPN 2.2 釜体筒体壁厚的设计- 6 - 2.3 釜体封头的设计.- 7 - 2.4 筒体长度的设计- 7 -H 2.5 外压筒体壁厚的设计.- 8 - 2.6 外压封头壁厚的设计.- 8 - 第 3 章 反应釜夹套的设计- 10 - 3.1 夹套的、的确定- 10 -DNPN 3.2 夹套筒体的设计.- 10 - 3.3 夹套封头的设计- 10 - 3.4 传热面积的校核- 11 - 第 4 章 反应釜釜体及夹套的压力试验- 12 - 4.1 釜体的水压试验.- 12 - 4.2 釜体的气压试验.- 12 - 4.3 夹套的液压试验.- 13
9、 - 第 5 章 反应釜附件的选型及尺寸设计- 15 - 5.1 釜体法兰联接结构的设计.- 15 - 5.2 工艺接管的设计.- 16 - 5.3 接管垫片尺寸及材质.- 18 - 5.4 人孔的设计.- 19 - 5.5 视镜的选型.- 20 - 5.6 支座的选型及设计.- 21 - 第 6 章 搅拌装置的设计- 23 - 6.1 搅拌轴直径的初步计算.- 23 - 6.2 搅拌抽临界转速校核计算.- 23 - 6.3 联轴器的选择.- 23 - 6.4 搅拌器的设计.- 24 - 6.5 搅拌轴尺寸的设计.- 26 - 第 7 章 传动装置的选型和尺寸计算- 27 - 7.1 电动机的
10、选型.- 27 - 7.2 减速器的选型.- 27 - 7.3 机架的设计.- 27 - 7.4 底座的设计.- 28 - 7.5 凸缘法兰的选型.- 29 - 7.6 密封形式的选择- 29 - 陈刚:2.4m3搅拌反应釜设计 IV 7.7 安装底盖与密封箱体、机架的配置.- 30 - 第 8 章 焊缝结构设计及开孔补强计算- 31 - 8.1 釜体上的主要焊缝结构.- 31 - 8.2 夹套上的焊缝结构的设计.- 32 - 8.3 封头开人孔后被削弱的金属面积的计算.- 33 - 8.4 有效补强区内起补强作用的金属面积的计算.- 33 - 8.5 判断是否需要补强的依据.- 34 - 结
11、论与展望- 35 - 致谢- 36 - 参考文献- 37 - 附录- 38 - 附录 A:主要参考文献摘要及题录.- 38 - 附录 B:英文原文及翻译.- 40 - 毕业设计(论文) I 插图清单插图清单 图 2-1 椭圆型封头结构9 图 3-1 夹套下封头的结构 11 图 3-2 夹套上封头的结构 11 图 5-1 乙型平焊法兰结 构15 图 5-2 垫片结 构15 图 5-3 蒸汽入口结 构17 图 5-4 突面板式平焊法兰结 构17 图 5-5 垫片结构形 式18 图 5-6 人 孔19 图 5-7 视 镜21 图 6-1 联轴器结构形式及尺 寸24 图 6-2 C 型凸缘联轴器轴头2
12、4 图 6-3 搅拌器型 式25 图 6-4 桨式搅拌器的结 构25 图 7-1 电动机结构及安装尺 寸27 图 7-2 机架结构 28 图 7-3 底座的型式及尺寸 29 图 7-4 凸缘法兰结构型式及尺寸 29 图 7-5 填料密封结构型式 30 图 7-6 安装底盖与密封箱体、机架的配置结 构30 陈刚:2.4m3搅拌反应釜设计 II 表格清单表格清单 表 2-1 几种搅拌设备筒体的高径比6 表 3-1 封头尺寸 11 表 5-1 法兰结构尺寸 15 表 5-2 垫片的尺寸 16 表 5-3 法兰、垫片、螺栓、螺母材料 16 表 5-4 板式平焊法兰的尺寸 18 表 5-5 各法兰垫片尺
13、寸明细表 19 表 5-6 回转盖带颈平焊法兰人孔的尺寸 20 表 5-7 PN1.0DN400 人孔的明细表20 表 5-8 视镜材料 21 表 5-9 B 型耳式支座的尺寸22 表 6-1 浆式搅拌器的尺寸 25 表 7-1 机架尺寸 28 毕业设计(论文) - 1 - 引言引言 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。由于反应过程中的压力 不同对容器的设计要求也不尽相同。不锈钢反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农 药、染料、医药、食品等生产型用户和各种科研实验项目的研究,用来完成水解、中 和、结晶、蒸馏
14、、蒸发、储存、氢化、烃化、聚合、缩合、加热混配、恒温反应等工 艺过程的容器。反应釜是综合反应容器,根据条件对反应釜结构功能及配置附件的设 计。从开始的进料到出料均能够以较高的自动化程度完成预先设定好的步骤要求,对 反应过程中的温度、压力等重要参数进行严格的调整。 1.反应釜常见的类型 反应釜根据材质可大致分为一下几种类型: 不锈钢反应釜 不锈钢反应釜由釜体、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置和其他附件等组成。 材质一般有碳钢、不锈钢以及其他合金或复合材料;根据反应釜的制造机构可分为开 式平盖式反应釜、开式对焊法兰是反应釜和闭式反应釜三大类。搅拌形式一般有锚式、 浆式、涡轮式、推进式或框式等,搅拌
15、装置在高径比较大时,可采用多层搅拌桨叶, 也可根据用户要求任意匹配。密封形式可分为:填料密封、机械密封和磁力密封。加 热方式有电加热、热水加热、导热油循环加热、外(内)盘管加热等;冷却方式为夹 套冷却和釜内盘管冷却。广泛应用于石油、化工、食品、医药、农药、科研等行业, 是用业完成聚合、缩合、硫化、烃化、氢化等化学工艺过程,出及有机染料和中间体 许多工艺过程的反应设备。 搪玻璃反应釜 搪玻璃反应釜是将含高二氧化硅的玻璃,衬于钢制容器的内表面,经高温的灼烧 而牢固的密着于金属表面上成为复合材料制品。因此搪玻璃反应器具有玻璃的稳定性 和金属强度的双层优点,是一种优良的耐腐蚀设备。技术规范:使用压力:
16、0.2- 0.8Mpa;耐酸性:对各种有机酸、无机酸、有机溶剂均有较好的抗蚀性;耐碱性:对 碱性溶液抗蚀性较酸溶液差。操作温度:设备加热或冷却时,应缓慢进行。瓷层厚度: 玻璃设备的瓷层厚度 磁力搅拌反应釜 磁力搅拌反应釜的关键部件磁力耦合传动器是一种利用永磁材料进行耦合传动的 传动装置,改变了传统机械密封和填料密封的那种能过轴套或填料密封搅拌轴的动密 封结构为静密封结构,釜内介质完全处于由釜体与密封罩体构成的密封腔内,彻底解 决了填料密封和机械密封因动密封而造成的无法克服的泄露问题,使反应介质绝无任 何泄露和污染。是国内目前进行高温、 高压下的化学反应最为理想的装置,特别是进 行易燃、易爆、有
17、毒介质的化学反应,更加显示出它的优越性。 不饱和聚酯树脂全套设备 不饱和聚酯树脂全套设备由立式冷凝器、卧式冷凝器、反应釜、储水器、分馏柱 五部分组成,适用范围:用于生产不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、ABS 树脂、 油漆的关键设备。 电加热反应釜 电加热反应釜具有加热迅速、耐高温、耐腐蚀、卫生、无环境污染、无需锅炉自 动加温、使用方便等特点。用电热棒加热夹套里面的导热油,使导热油温度升到所需 陈刚:2.4m3搅拌反应釜设计 - 2 - 要的温度,然后有测温控制仪控制电热棒使其断电恒温。是在吸收国内外先进技术的 基础上研制成功的新型产品,广泛地应用于医药、化工、食品、天然调味品、食品添 加剂
18、、轻工等行业。 2.搅拌反应釜 搅拌反应釜是化学、医药及食品等工业中常用的典型反应设备之一。他是一种在 一定压力和温度下,借助搅拌器将一定容积的两种(或多种)液体与液体及液体与固 体或气体物料混均,促使其化学反应的设备,通常伴有热效应,有换热装置将所需的 热量输入或将生成的热量移出。搅拌反应釜按搅拌装置的安装形式可分为立式、卧式、 倾斜式和底搅拌等;按搅拌形式可分为浆式、框式、锚式和推进式、涡轮式等。本文 所设计的搅拌反应釜为浆式搅拌反应釜。 浆式搅拌反应器在结构上比较简单,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,
19、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 10-100r/min,圆周速度在 1.5-3m/s 范围内比较合适。 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。 毕业设计(论文) - 3 - 第第 1 章章 绪论绪论 1.1 反应釜研究的背景及意义 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
20、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
21、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。 1.2 反应釜的研究现状 反应釜自 1912 年发明以来取得迅猛发展,至今全球仍以每年 35%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 20000-40000L,其他的
22、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
23、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,2000 年为 173 万吨, 2001 年为 225 万吨,2004 年反应釜消费量达到 447 万吨左右,居全世界第一位,2006 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 1-2%的镍及 8
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2.4 m3 搅拌 反应 设计 毕业设计 论文
链接地址:https://www.31doc.com/p-3899838.html