【文章內(nèi)容簡介】 22 按強度計算攪拌軸的軸徑 29 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） VI 第 4 章 壓力試驗校核 33 第 5 章 制造、檢驗與驗收 34 結(jié) 論 35 參考文獻(xiàn) 36 致 謝 37 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 前 言 設(shè)計任務(wù)： 。 內(nèi)容簡介： 1． 第一章對各類反應(yīng)器的特點、應(yīng)用場合進(jìn)行了比較。通過對比，更進(jìn)一步的了解到反應(yīng)器在化學(xué)工藝中所起到的不同作用。 2. 第二章、第三章是設(shè)計的核心部分。 在對比各種反應(yīng)器的特點和應(yīng)用場合后，對于 立方米的反應(yīng)器進(jìn)行了具體的設(shè)計計算。此工藝條件下的設(shè)備、零部件以及相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)中沒有相應(yīng)尺寸的標(biāo)準(zhǔn)件按照 GB1501998 等規(guī)范設(shè)計。完成總體結(jié)構(gòu)設(shè)計后，對其進(jìn)行了強度校核。 3. 第四章針對反應(yīng)器在壓力、泄露等方面的要求，進(jìn)行了關(guān)于壓力試驗和氣密性試驗的設(shè)計。 4．第五章對制造、檢驗與驗收等方面提出了要求。 5．在本文的最后，對此次畢業(yè)設(shè)計過程進(jìn)行了總結(jié)。 本次畢業(yè)設(shè)計歷經(jīng)四個月，確定課題、選擇材料、文獻(xiàn)查閱、設(shè)計計算、繪制CAD 圖紙、完成說明書等等按照導(dǎo)師的要求獨立、按時完成，順利完成了畢業(yè)設(shè)計的各項要求。 在設(shè)計的過程中得到了老師和同學(xué)的很多幫助，尤其是 嚴(yán)世成 老師孜孜不倦的指導(dǎo)和教誨是我可以按時、順 利的完成畢業(yè)設(shè)計的 前提。雖然經(jīng)過多次檢查考證，但由于本人學(xué)識較淺 ，所以在設(shè)計過程中肯定還存在很多紕漏和不足之處，請讀者見諒。 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 第 1 章 緒論 第 節(jié) 反應(yīng)設(shè)備的基本類型 反應(yīng)設(shè)備可分為化學(xué)反應(yīng)設(shè)備和生物反應(yīng)設(shè)備。前者是指在其中實現(xiàn)一個或幾個化學(xué)反應(yīng)，并使反應(yīng)物通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉磻?yīng)產(chǎn)物的設(shè)備；后者是指為細(xì)胞或酶提供適宜的反應(yīng)環(huán)境以達(dá)到細(xì)胞生長代謝和進(jìn)行反應(yīng)的設(shè)備。 為使反應(yīng)過程經(jīng)濟有效的進(jìn)行，進(jìn)入反應(yīng)設(shè)備前后必須具備一定的條件。原料需經(jīng)過一系列的預(yù)處理，如混合、加熱、滅菌等，以達(dá)到進(jìn)入反應(yīng)器的要求，這些過程統(tǒng)稱為前處理。反應(yīng)產(chǎn)物同樣需要經(jīng)過分離、提純等后處理，以獲得符合質(zhì)量要的產(chǎn)品?？梢?，反應(yīng)設(shè)備是過程工業(yè)的核心設(shè)備。綜合運用反應(yīng)動力學(xué)、傳遞、機械設(shè)計、控制等方面的知識，正確選用反應(yīng)設(shè)備的形式、確定其最佳操作條件、設(shè)計高效節(jié)能的反應(yīng)設(shè)備，是過程工業(yè)中一個十分關(guān)鍵的問題。 第 節(jié) 常見反應(yīng)器的特點 機械攪拌式反應(yīng)器 (1)這種反應(yīng)器可用于均相反應(yīng)，也可用于多相反應(yīng)，可以間歇操作，也可以連續(xù)操作。連續(xù)操作時，幾個釜串聯(lián)起來，通用性很大，停留時間可以得到有效的控制。機械攪拌反應(yīng)器靈活性大，根據(jù)生產(chǎn) 需要，可以生產(chǎn)不同規(guī)格、不同品種的產(chǎn)品，生產(chǎn) 的時間可長可短?？稍诔骸⒓訅?、真空下生產(chǎn)操作，可控范圍大。反應(yīng) 結(jié)束后出料容易，反應(yīng)器的清洗方便，機械設(shè)計成熟 。 管式反應(yīng)器 (1)管式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，制造方便?；旌虾玫臍庀嗷蛞合喾磻?yīng)物從管道一端進(jìn)入，連續(xù)流動，連續(xù)反應(yīng)，最后從管道另一端排出，根據(jù)不同的反應(yīng)，管徑和管長可根據(jù)需要設(shè)計。管外壁可以進(jìn)行換熱，因此傳熱面積大。反應(yīng)物在管內(nèi)的流動快，停留時吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 間短，經(jīng)一定的控制手段，可使管式反應(yīng)器有一定的溫度梯度和濃度梯度。管式反應(yīng)器也可用于連續(xù)生產(chǎn)，也可用于間歇 操作，反應(yīng)物不返混，也可在高溫、高壓下操作 。 固定床反應(yīng)器 (1) 氣體流動經(jīng)固定不動的催化劑床層進(jìn)行催化反應(yīng)的裝置稱為固定床反應(yīng)器。它主要用于氣固相催化反應(yīng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作穩(wěn)定、便于控制、易實現(xiàn)大型化和連續(xù)化生產(chǎn)等優(yōu)點，是現(xiàn)代化工和反應(yīng)中應(yīng)用很廣泛的反應(yīng)器。固定床反應(yīng)器有三種的基本形式：軸向絕熱式、徑向絕熱式和列管式。固定床反應(yīng)器的缺點是床層的溫度分布不均勻，由于固相粒子不動，床層導(dǎo)熱性較差，因此對放熱量大的反應(yīng)，應(yīng)增大換熱面積，及時移走反應(yīng)熱，但這會減少有效空間 。 流化床反應(yīng)器 (1) 液體以較高的流速通過床層，帶動床內(nèi)的固體顆粒運動，使之懸浮在流動的主體流中進(jìn)行反應(yīng)，并具有類似流體流動的一些特性的裝置稱為流化床反應(yīng)器。 流化床反應(yīng)器的最大優(yōu)點是傳熱面積大、傳熱系數(shù)高和傳熱效果好。流態(tài)化較好的流化床，床內(nèi)各點溫度相差一般不大，可以防止局部過熱。流化床的進(jìn)料、出料、廢渣排放都可以用氣流輸送，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。流化床反應(yīng)器的缺點是：反應(yīng)器內(nèi)物料返混大，粒子磨損嚴(yán)重；通常要有回收和集塵裝置；內(nèi)構(gòu)件比較復(fù)雜；操作要求高等。 除上面介紹的四種反應(yīng)器外，還有回轉(zhuǎn)筒式反應(yīng)器、噴嘴式反應(yīng)器和鼓泡 式反應(yīng)器等。每種反應(yīng)器都有其優(yōu)點和缺點，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)使用場合和設(shè)計要求等因素，確定最合適的反應(yīng)器。本設(shè)計就是根據(jù)現(xiàn)場工藝參數(shù)和介質(zhì)及生產(chǎn)條件，選用機械攪拌反應(yīng)器 。 第 節(jié) 機械攪拌反應(yīng)器 基本結(jié)構(gòu) (1) 機械攪拌反應(yīng)器（也稱為攪拌釜式反應(yīng)器）適用于各種物性（如粘度、密度）和各種操作條件（溫度、壓力）的反應(yīng)過程，廣泛應(yīng)用于合成塑料、合成纖維、合成吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 橡膠、醫(yī)藥、農(nóng)藥、化肥、染料、涂料、食品、冶金、廢水處理等行業(yè)。如實驗室的攪拌反應(yīng)器可小至數(shù)十毫升，而污水處理、濕法冶金、磷肥等工業(yè)大型反應(yīng)器的容積可達(dá)數(shù)千立方米。除用作化學(xué)反應(yīng)器和生物反應(yīng)器外，攪拌反應(yīng)器還大量用于混合、分散、溶解、結(jié)晶、萃取、吸收、或解吸、傳熱等操作 。 ① 攪拌反應(yīng)器由攪拌容器和攪拌機大部分組成。攪拌容器包括筒體、換熱元件及內(nèi)構(gòu)件。攪拌器、攪拌軸極其密封裝置、傳動裝置等統(tǒng)稱為攪拌機 。 ② 一臺通氣式攪拌反應(yīng)器，由電機驅(qū)動，經(jīng)減速機帶動攪拌軸及安裝在軸上的攪拌器，以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，使流體獲得適當(dāng)?shù)牧鲃訄?，并在流動場?nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。為滿足工藝的換熱要求，容器上裝有夾套。夾套內(nèi)螺旋導(dǎo)流板的作用是改善傳熱性能。容器內(nèi)設(shè)置有氣體分布器、擋板等內(nèi)構(gòu)件 。在攪拌軸下部安裝徑向流攪拌器、上層為軸向流攪拌器 。 攪拌容器 (1) 攪拌容器的作用是為物料反應(yīng)提高合適的空間。攪拌容器的桶體基本上是圓筒，封頭常采用橢圓形封頭、錐形封頭和平蓋，以橢圓形封頭應(yīng)用最廣。根據(jù)工藝需要，容器上裝有各種接管，以滿足進(jìn)料、出料、排氣等要求。為對物料加熱或取走反應(yīng)熱，常設(shè)置外加套或內(nèi)盤管。上封頭焊有凸緣法蘭，用于攪拌容器與機架的連接。操作過程中為了對反應(yīng)進(jìn)行控制，必須測量反應(yīng)物的溫度、壓力、成分及其他參數(shù)，容器上還設(shè)置有溫度、壓力等傳感器。支座選用時應(yīng)考慮容器的大小和安裝 位置，小型的反應(yīng)器一般用懸掛式支座，大型的用裙式支座或支撐式支座。 (2)在確定攪拌容器的容積時，應(yīng)考慮物料在容器內(nèi)充裝的比例即裝料系數(shù)，其值通?？扇?。如果物料在反應(yīng)過程中產(chǎn)生泡沫或呈沸騰狀態(tài)，取 ；如果物料在反應(yīng)中比較平穩(wěn)，可取 。工藝設(shè)計給定的容積，對直立式攪拌容器通常是指筒體和下封頭兩部分容積之和；對臥式攪拌容器則指筒體和左右兩封頭容積之和。根據(jù)使用經(jīng)驗，攪拌容器中筒體的高徑比可按表選取。設(shè)計時，根據(jù)攪拌容器的容積、所選用的筒體高徑比，就可確定筒體直徑和高度 。 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 換熱元件 (1) 有傳熱要求的攪拌反應(yīng)器，為維持反應(yīng)器的最佳溫度，需要設(shè)置換熱器元件。常用的換熱元件有夾套和內(nèi)管盤。當(dāng)夾套的換熱面積能滿足傳熱要求時，應(yīng)優(yōu)先采用夾套，這樣可減少容器內(nèi)構(gòu)件，便于清洗，不占用有效容積。所謂夾套就是在容器的外側(cè)，用焊接或法蘭的方式裝設(shè)各種形狀的鋼結(jié)構(gòu)，使其與容器外壁形成密閉的空間。在此空間內(nèi)通入加熱或冷卻介質(zhì)，可加熱或冷卻容器內(nèi)的物料。夾套的主要結(jié)構(gòu)形式有：整體夾套、型鋼夾套、半圓管夾套和蜂窩夾套，本設(shè)計選取用半圓管夾套。 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 第 2 章 反應(yīng)器設(shè)計計算說明 第 節(jié) 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范 由給定的工藝條件 ，故設(shè)計規(guī)范可選用 GB150《鋼制壓力容器》。 第 節(jié) 工藝條件 工藝條件： 操作溫度： 95 操作壓力： 物料性質(zhì) ： 輕微腐蝕 物料粘度 ： 2300 厘泊 容積 ： 立方米 攪拌速度 ： 300rmp 加熱方式：蛇管加熱 加熱介質(zhì)： 140 材料：不銹鋼 第 節(jié) 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計 筒體設(shè)計 攪拌容器的筒體選擇圓形筒體 DN=1200mm，封頭選用橢圓形封頭。根據(jù)工藝需要，容器上裝有各種接管，以滿足進(jìn)料、 出料、排氣等要求。上封頭焊有凸緣法蘭，用于攪拌容器與機架的連接。操作過程中為了對反應(yīng)進(jìn)行控制，必須測量反應(yīng)物的溫度、壓力、成分及其他參數(shù)，容器上還設(shè)置有溫度、壓力等傳感器。支座選用時應(yīng)考慮容器的大小和安裝位置。裝配圖見圖 21 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 圖 21 反應(yīng)器裝配 示意 圖 攪拌器設(shè)計 攪拌器又稱攪拌強或攪拌葉輪，是攪拌反應(yīng)器的關(guān)鍵部件。其功能是提供過程所需要的能量和適宜的流動狀態(tài)。攪拌器旋轉(zhuǎn)時把機械能傳遞給流體，在攪拌器附近形成高湍動的充分混合區(qū)，并產(chǎn)生一般高速射流推動液體在攪 拌容器內(nèi)循環(huán)流動。這種循環(huán)流動的途徑稱為流型。 (1) 攪拌器的流型與攪拌效果、攪拌效率的關(guān)系十分密切。攪拌器的改進(jìn)和新型攪拌器的開發(fā)往往從流型取決于攪拌器的形式、攪拌容器和內(nèi)構(gòu)件幾何特征，以及流體性質(zhì)、攪拌器