【正文】 在DOTP生產(chǎn)流程中，反應(yīng)釜是必不可少的化工設(shè)備，本文對工藝流程中的酯交換工序中的反應(yīng)釜進(jìn)行了詳細(xì)的工藝設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，零部件設(shè)計(jì)以及機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計(jì)，并通過校核確定其滿足強(qiáng)度要求，第一釜為酯交換工序的主要部分，設(shè)計(jì)三釜相同，即三釜都能滿足工藝及強(qiáng)度要求。人孔的形狀有圓形和橢圓形兩種。 ④水蒸氣進(jìn)氣管：∵水蒸氣的體積流量：，即可得：，∴取，則因此，選用管子規(guī)格：，則，配用突面板式平焊管法蘭：HG20592 RF Q235A。 法蘭的設(shè)計(jì)根據(jù)，參考文獻(xiàn)[4]表169確定法蘭的類型為乙型平焊法蘭。表313 聯(lián)軸器的尺寸孔徑D1D2D3D4D5δ1ndmdoM3L3L3l2H2H3l55160130958065256M12M12M1020852510220420 釜內(nèi)聯(lián)軸器參考文獻(xiàn)[9]聯(lián)軸器的型式選用凸緣聯(lián)軸器，標(biāo)記為：DN65 HG2157095，結(jié)構(gòu)如圖37，聯(lián)軸器的尺寸如表314，零件及材料如表315。圖34 機(jī)械密封裝置表38 機(jī)械密封外形尺寸/mm軸徑dDD1D2螺柱孔L1不大于L2不大于封葉進(jìn)出口An70240210176818160280G1/2” 凸緣法蘭凸緣法蘭一般焊接于攪拌容器封頭上，用于連接攪拌傳動裝置，亦可兼坐安裝、維修、檢查用孔。表36 DJ型單支點(diǎn)機(jī)架主要尺寸/mm機(jī)架型號H1H3H4H5H6輸入端接口D1D2D3n1MDJ553722030562703103406M10輸出端接口A型D4D5D6α/176。相關(guān)參數(shù)見表33，外形尺寸系列參考JB/T96161999，見表34。常用的傳動裝置系統(tǒng)組合有兩種，這里選用機(jī)械密封單支點(diǎn)機(jī)架。 按強(qiáng)度校核攪拌軸直徑攪拌軸強(qiáng)度條件： 式中，指軸上扭轉(zhuǎn)和彎矩聯(lián)合作用時的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩，且：；抗彎模量： ；。代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得： 計(jì)算攪拌功率將以上數(shù)據(jù)代入攪拌功率計(jì)算式可得： 攪拌軸設(shè)計(jì)攪拌軸的設(shè)計(jì)主要是確定危險(xiǎn)截面處軸的最小尺寸，進(jìn)行強(qiáng)度剛度計(jì)算或校核，驗(yàn)算軸的臨界轉(zhuǎn)速，以便保證攪拌軸能安全平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)。對于低粘度流體的混合，推進(jìn)式攪拌器循環(huán)能力強(qiáng)，動力消耗少，并可用到大容積釜中。故傳熱量:,即滿足傳熱要求。釜內(nèi)介質(zhì)均為低粘度流體，故不采用刮壁結(jié)構(gòu)，應(yīng)計(jì)入污垢熱阻RS2。 水壓試驗(yàn)操作過程（1）釜體水壓試驗(yàn)操作過程，在保持釜體表面干燥的條件下，首先用水將釜體內(nèi)的空氣排空，保持壓力不低于30min，保壓足夠長時間，檢查所有焊縫和連接部位有無泄漏和明顯的殘留變形。 反應(yīng)釜罐體厚度、夾套厚度的計(jì)算 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定反應(yīng)釜操作溫度為210,故夾套內(nèi)擬采用215水蒸氣加熱。通過支座安裝在基礎(chǔ)平臺上。攪拌過程中物料的湍動程度增大，反應(yīng)物分子之間、反應(yīng)物分子與容器器壁之間的接觸不斷更新，既強(qiáng)化了傳質(zhì)和傳熱，又有利于化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。 夾套反應(yīng)釜分罐體和夾套兩部分，主要有封頭和筒體組成，多為中、低壓壓力容器；攪拌裝置有攪拌器和攪拌軸組成，其形式通常由工藝而定；傳動裝置是為帶動攪拌裝置設(shè)置的，主要有電動機(jī)、減速器、聯(lián)軸器和傳動軸等組成；軸封裝置為動密封，一般采用機(jī)械密封或填料密封；它們與支座、人孔、工藝接管等附件一起，構(gòu)成完整的夾套反應(yīng)釜。具體生產(chǎn)條件，工藝要求可見分離器設(shè)計(jì)。 汽提工序脫醇后的粗酯中含有一定量的水和少量的醇，需進(jìn)一步脫除，方法是在減壓條件下，在精制釜中用直接蒸汽閃蒸。其操作要點(diǎn)主要有：（1）中和溫度：中和釜內(nèi)粗酯的溫度須控制在7080℃，堿液的溫度須控制在5060℃；（2）堿液濃度為5%左右：用于中和的堿液選用碳酸鈉，根據(jù)酯化投料總量與結(jié)束時的酸值確定加堿量和加水量；（3）加減攪拌時間：需控制在40分鐘左右，時間過長易水解皂化，時間過短中和效果差。 該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，DMT價格較辛醇高，在生產(chǎn)過程中使辛醇過量，以促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。利用廢聚酯生產(chǎn)DOTP是廢聚酯再循環(huán)利用的最有效途徑之一。影響反應(yīng)的因素除催化劑種類和用量外，還有醇酸的物質(zhì)的量比、攪拌速度、對苯二甲酸粉末的粒度、反應(yīng)生成的水是否及時移出等。還可用于合成橡膠的增塑劑、涂料添加劑、精密儀器潤滑劑、潤滑劑添加劑，亦可作為紙張的軟化劑。（2）對工藝流程中的主要設(shè)備，如反應(yīng)釜、換熱器、分離器等設(shè)計(jì)計(jì)算與校核，并最終完成DOTP生產(chǎn)車間的設(shè)備布局。從1985年開始國內(nèi)著手于直接酯化工藝研究，1990年后實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，生產(chǎn)直接酯化原材料來源廣，成本也比較低，產(chǎn)品質(zhì)量可靠，因此很有發(fā)展前途[1]。目前，DOTP主要用于耐溫70℃的電纜料，也可用做普通增塑劑。 （4）DOTP的體積電阻率較DOP高10~20倍，而且乃遷移性優(yōu)異。因其揮發(fā)性低，使用DOTP能完全滿足電線電纜耐溫等級要求，可廣泛應(yīng)用于耐70℃電纜料（國際電工委員會IEC標(biāo)準(zhǔn)）及其它各種PVC軟質(zhì)制品中。反應(yīng)式如下：第一步：第二步：它符合連串反應(yīng)的規(guī)律，單酯的生成是慢反應(yīng)，單酯再反應(yīng)生成二酯是快反應(yīng)，兩步速率常數(shù)之比為19[2]。聚酯作為一種通用塑料已被廣泛應(yīng)用于各類包裝材料，如飲料瓶、纖維和薄膜。使用酸性催化劑對設(shè)備的抗腐蝕性能要求較高，而非酸性則要求較低，采用非酸性催化劑可以降低設(shè)備費(fèi)用，并且非酸性催化劑還可以降低該反應(yīng)的反應(yīng)溫度。s含量DOTPC24H3804—39063DMTC10H10O4194/辛醇C8H18O132鈦酸四異丙酯C12H28O4Ti284化學(xué)反應(yīng)方程式：由物料衡算可得DMT及辛醇用量，計(jì)算如下。 脫醇工序酯化反應(yīng)結(jié)束后，物料體系中含有過量醇，如果不脫除有可能導(dǎo)致后段中和不徹底和乳化現(xiàn)象，進(jìn)而引起產(chǎn)品酸值偏高和各種物料分離不好。脫色時間為30 min左右，溫度為150℃以下。 反應(yīng)釜的總體結(jié)構(gòu)帶攪拌的夾套反應(yīng)釜是化學(xué)、醫(yī)藥及食品等工業(yè)中常用的典型反應(yīng)設(shè)備之一。 反應(yīng)釜的四大裝置（1）反應(yīng)釜的傳熱裝置：為及時送入化學(xué)放應(yīng)所需熱量或傳出化學(xué)放應(yīng)放出的熱量，在釜體外部或內(nèi)部可設(shè)置傳熱裝置，使溫度控制在需要的范圍之內(nèi)。 反應(yīng)釜釜體設(shè)計(jì)反應(yīng)釜是由罐體和夾套兩部分組成，罐體是反應(yīng)的核心，為物料完成攪拌反應(yīng)過程提供空間。夾套采用蜂窩結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)夾套反應(yīng)釜筒體同時承受內(nèi)壓、外壓時，取承受外壓時厚度較大者，故反應(yīng)釜厚度如下：筒體，筒體封頭夾套，夾套封頭 水壓試驗(yàn)校核對反應(yīng)釜的罐體及夾套分別進(jìn)行水壓試驗(yàn)，并校核圓筒應(yīng)力στ。由參考文獻(xiàn)[8]可知：，夾套下封頭形式同筒體封頭，直徑與夾套筒體相同。對于三葉推進(jìn)式攪拌器,按下式計(jì)算[8]:式中，；；；；；流體體被冷卻校正項(xiàng)。剪切型和循環(huán)型攪拌器一般可用功率準(zhǔn)數(shù)和排量準(zhǔn)數(shù)之比來區(qū)分，越大，表示功率消耗與剪切的比率大；越小，表示功率消耗與循環(huán)的比率大。9180。傳動裝置效率：最大扭矩：故攪拌軸直徑：圓整之后，取軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑⑷攪拌軸長度設(shè)計(jì)攪拌軸長度近似由釜外長度、釜內(nèi)未浸入液體長度、浸入液體長度構(gòu)成，即：?計(jì)算L1H—機(jī)架高，為650mm；M—減速機(jī)輸出軸長度,為100mm.故：?釜內(nèi)未浸入液體的長度L2—釜體筒體長度，2300mm；—封頭深度，525mm；—液體裝填高度，1765mm.故：?計(jì)算浸入液體攪拌軸的長度L3攪拌器的攪拌效果和攪拌效率與其在釜體的位置和液柱高度有關(guān)，攪拌將浸入液體內(nèi)據(jù)容器底部的高度：故浸入液體的長度：④攪拌軸的長度L⑤攪拌軸結(jié)構(gòu)由于攪拌軸長度較大，考慮到加工方便，故將攪拌軸設(shè)計(jì)成兩部分，攪拌軸下部分軸長為：與減速機(jī)相連的攪拌軸軸長為： 按臨界轉(zhuǎn)速校核攪拌軸的直徑一階臨界轉(zhuǎn)速為： 攪拌軸及攪拌器有效質(zhì)量的計(jì)算①攪拌軸有效質(zhì)量ml1e?攪拌器有效質(zhì)量me176。 攪拌軸的加工要求及公差攪拌軸的形位公差和表面粗糙度要求：一般攪拌軸要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，為防止軸的彎曲對軸封處的不利影響，因此軸的安裝和加工要控制軸的直度。 電動機(jī)功率的確定式中，指攪拌器功率，KW；指軸封系統(tǒng)的摩擦損失，KW；η指傳動系統(tǒng)的機(jī)械效率。由于反應(yīng)釜傳來的軸向力不大，減速機(jī)輸出軸使用通用型凸緣聯(lián)軸器，且反應(yīng)釜使用不帶內(nèi)置軸承的機(jī)械密封，故選用DJ型單支點(diǎn)機(jī)架（HG21566—95），機(jī)架型號為：DJ45AⅡ型。主要用于腐蝕、易燃、易爆、劇毒及帶有固體顆粒的介質(zhì)中工作的有壓和真空設(shè)備，考慮到功耗、泄露率、密封性能及應(yīng)用的廣泛性，此設(shè)計(jì)采用機(jī)械密封。安裝底蓋的公稱直徑與凸緣法蘭相同，形式選取與凸緣法蘭的密封面配合（突面配突面，凹面配凹面），安裝底蓋的結(jié)構(gòu)尺寸由安裝底蓋公稱直徑、機(jī)架公稱直徑和攪拌軸軸徑三者確定。參考文獻(xiàn)[6]知:。表320 法蘭、墊片、螺栓、螺母的材料法蘭墊片螺栓螺母墊圈Q235A石棉橡膠板40MnB40Mn100HV 工藝接管的設(shè)計(jì)計(jì)算式為： 由GBT173951998查無縫鋼管 進(jìn)料管①DMT進(jìn)料管:∵DMT的體積流量：，即：∴取，因此，選用管子規(guī)格：，則：，配用突面板式平焊管法蘭：HG20592 RF Q235A。 人孔手孔和人孔的設(shè)置是為了安裝、拆卸、清洗和檢修設(shè)備