【導讀】工藝，得到的是低分子量的液態(tài)環(huán)氧樹脂。本文從合成工藝、生產(chǎn)技術、車間布。置、環(huán)境保護等方面對年產(chǎn)1500噸的雙酚A型環(huán)氧樹脂進行了詳細的設計與計算，算，工藝設備的選型與計算，車間布置設計，三廢處理及其綜合利用等。

　　

【正文】 機械攪拌容器，橢圓形底、蓋，筒體內(nèi)徑 iD = 1600 mm，高度 H = 2410 mm。 選材 由于物料對鋼材腐蝕性不強，工作的溫度為 200C～ 1000C，不高于常壓工作，則可選用 Q235－ A。 確定參數(shù) cP = = MPa， iD = 1600 mm， ??t? = 113 MPa， ? = (雙面焊對接接頭，局部無損檢測 )，取 C2 = 4 mm 計算筒體厚度 ? ?ctic PDPS ?? ??2 = 1 32 1 6 0 ??? ? = mm dS = S ＋ C2 = + 4 = mm 經(jīng)查得： C1 = mm dS + C1 = + = mm 南華大學化學化工學院畢業(yè)設計 第 23 頁， 共 50 頁 取整后厚度為 Sn = 6 mm，復驗 Sn6% = 66% = 故最后取 C1 = mm,該筒體可用 6 mm 厚 Q235－ A 鋼板制作。 計算封頭厚度 采用標準橢圓形封頭，其厚度可按下式計算： ? ?ctic PDPS ?? ?? 式中 cP = MPa； iD = 1600 mm； ??t? = 113 MPa； ? = ； 取 C2 = 4 mm 則 S = 1 6 0 ???? ? = mm dS = S ＋ C2 = + 4 = mm 查得 C1 = mm dS + C1 = + = mm 圓整后取厚度為 Sn = 6mm，復驗 Sn6% = 66% = 故最后取 C1 = mm,該封頭可用 6 mm 厚 Q235－ A 鋼板制作。 校核筒體和封頭的水壓試驗強度 根據(jù)式 se eiTT S SDP ??? ??? ）（ 式中 PT = = = MPa（ ??? /??t? = 1； P = Pc = ）， Se = Sn–C = 6– = mm， s? = 235 MPa 南華大學化學化工學院畢業(yè)設計 第 24 頁， 共 50 頁 則 eeiTT S SDP 2 ）（ ??? = 6 0 ? ?? ）（ = MPa 而 s?? = 235 = MPa 可見 T? ＜ s?? ，所以水壓試驗強度足夠。 法蘭的選取 材料選 Q235－ A，根據(jù) JB47012020 標準選用 DN1600， （ MPa）的甲型平焊法蘭。 夾套的設計 夾套選用 U 型夾套，采用碳鋼制造和釜體焊接。 夾套的直徑選取依據(jù)《化工設備機械基礎課程設計指導書》表 4－ 3，則選取夾套的直徑 Dg ＝ Di ＋ 100 ，其中 Di為釜體內(nèi)徑 iD = 1600 mm，所以夾套內(nèi)徑為 1700 mm。 (1) 夾套壁厚的確定 夾套工作溫度為 100℃ ，壓力為常壓，故材料可選用 Q235－ A。 壁厚的計算 計算公式為： ? ?ctic PDPS ?? ??2 = 1 32 1 7 0 ??? ? = mm dS = S ＋ C2 = + 4 南華大學化學化工學院畢業(yè)設計 第 25 頁， 共 50 頁 = mm 查得 C1 = mm dS + C1 = + = mm 圓整后取厚度為 Sn = 6 mm，復驗 Sn6% = 66% = 故最后取 C1 = mm,該筒體可用 6 mm 厚 Q235－ A 鋼板制作。 同理，封頭材料也選用 Q235－ A，厚度為 6 mm。 (2) 夾套筒體和封頭的水壓試驗強度校核 根據(jù)式 se eiTT S SDP ??? ??? ）（ 式中 PT = = = MPa（ ??? /??t? = 1； P = Pc = ）， Se = Sn–C = 6– = mm， s? = 235 MPa 則 eeiTT S SDP 2 ）（ ??? = 7 0 ? ?? ）（ = MPa 而 s?? = 235 = MPa 可見 T? ＜ s?? ，所以水壓試驗強度足夠。 (3) 夾套高度的計算 反應釜容積按下封頭和筒體二部分容積之和計算。 查《化工容器及設備簡明設計手冊》可知，公稱直徑 iD = 1600 mm、高度 H = 2500 mm 的筒體容積為： = m3；公稱直徑 iD = 1600 mm、曲面高度為 400 mm、直邊高度為 25 mm、壁厚為 6 mm 的標準橢圓封頭的容積為 m3，則反應釜容積為： V = + = m3。 夾套高度可由下式計算： 南華大學化學化工學院畢業(yè)設計 第 26 頁， 共 50 頁 11 VVVH 封??? 式中： ?——裝料系數(shù) V——反應釜容積， m3 封V ——封頭容積， m3 1V ——一米高筒體的容積， m3 則 1H = ?? = 由以上計算可知反應釜的夾套最小高度為 m，筒體內(nèi)液面高度約 。 接管的設計 (1) 進料管 原料進料管采用 Φ＝ 45 無縫鋼管，管的一端切成 45℃ ，伸入反應器內(nèi)少許，配有平焊密封管法蘭。 萃取劑進料管采用 Φ＝ 32 無縫鋼管，管的一端切成 45℃ ，伸入反應器內(nèi)少許，配有平焊密封管法蘭。 (2) 出料管 物料出料管采用 Φ＝ 57 無縫鋼管，配有平焊密封管法蘭。 廢水出料管采用 Φ＝ 45 無縫鋼管，管的一端切成 45℃ ，伸入反應器內(nèi)少許，配有平焊密封管法蘭。 (3) 夾套接管 加熱蒸汽入口管選用 Φ＝ 45 無縫鋼管。 冷凝水出口管選用 Φ＝ 45 無縫鋼管。 攪拌器的設計 以液體為主的攪拌操作中，常將被攪拌物料分為液 液，汽 液，固 液，汽 南華大學化學化工學院畢業(yè)設計 第 27 頁， 共 50 頁 液 固四種情況，攪拌操作既可以看做是一種獨立的流體力學范疇單元操作，用以促進物料混合為主要的目的；往往又是完成其它的單元操作的必要手段，用以促進傳熱、傳質(zhì)和化學反應等為主要的目的。 攪拌過程所涉及的流體的流動、傳質(zhì)、傳熱 等影響因素繁多。流動狀態(tài)、密度、黏度或黏度差、非牛頓流體的流變性、表面張力以及幾何因素等都是影響因素，其中粘度的影響是最大的。 取整個反應器中的液體密度為 ρ=1200kg/m3 ，粘度為 μ=s。查表選定D/T=，已知 T=2200，得 D=。取攪拌等級為 6 級，則根據(jù)《化工原理》中對應表可知攪拌等級為 6 時的總體流速?=11m/min。 則攪拌槳葉排出流量dq= =11=攪拌轉(zhuǎn)速公式： N=3qddqDN 假設在湍流區(qū)， Re＞ 104,由 D/T=，根據(jù)排量與攪拌雷諾數(shù)的關系圖，可知Nqd=。 則 N==此時雷諾數(shù)： NRe ???2ND = ?? ）（ = 可查得 Nqd=,重新計算轉(zhuǎn)速 N= 3qddqDN= ?=此時雷諾數(shù)： NRe=??2ND = ?? ）（ = 可查得 Nqd=，重新計算轉(zhuǎn)速 N= 3qddqDN= ?= 此時雷諾數(shù)： NRe=??2ND = ?? ）（ = 此時讀出 Nqd=，與上一個設定的 Nqd 相近，故攪拌槳葉流速可確定為南華大學化學化工學院畢業(yè)設計 第 28 頁， 共 50 頁 N=攪拌功率的計算公式為 P=Npρn3d5 其中 Np —— 功率準數(shù)； n —— 攪拌器轉(zhuǎn)速； ρ —— 流體密度； d —— 攪拌器直徑 綜上知區(qū)域內(nèi)流動狀態(tài)為湍流，其功率曲線呈水平直線，此時功率準數(shù) Np為常數(shù)， P=K1ρN3D5。 設槳葉為六葉平直渦輪，查《聚合反應工程基礎》第五章表 51 得： K1=，則： P=Npρn3d5=120023=≈19Kw 表 反應釜尺寸表 項目 規(guī)格 /條件 釜內(nèi)壓力 常壓 釜外壓力 常壓 釜內(nèi)溫度 ＜ 70℃ 夾套內(nèi)溫度 ＞ 25℃ 換熱型式 夾套 換熱介質(zhì) 冷水 筒體高度 2410mm 筒體直徑 1600mm 筒體壁厚 封頭厚度 6mm 6mm 夾套高度 夾套直徑 2020mm 1700mm 夾套壁厚 6mm 封頭直邊高度 25mm 封頭曲面高度 400mm 封頭容積 南華大學化學化工學院畢業(yè)設計 第 29 頁， 共 50 頁 反應釜容積 反應釜材料 不銹鋼 表 攪拌器設計表 項目 規(guī)格 /條件 槳葉直徑 槳葉轉(zhuǎn)速 槳葉數(shù) 2r/s 6 功率 19Kw 脫苯用冷凝器的設計 本設計采用的管殼式換熱器（也稱列管式換熱器）結構堅固，并可承受較高的壓力，其制造工藝較成熟，適應性大、材料范圍廣等優(yōu)點，因而目前仍是煉油、化工及石油化工生產(chǎn)中的主要設備。 固定管板式換熱器是管殼式換熱器中的一種，其設備結構簡單，每根管子都能單獨更換和清洗，在同樣的殼徑內(nèi)，布管是最多的，管板由管子支撐，在各種管殼式換熱器中其管板較薄，也是管殼式換熱器中造價最低的一種，因此得到廣泛應用。 定性溫度 苯的定性溫度為： 2 l80g80 ）（）（ ? = 80℃ 南華大學化學化工學院畢業(yè)設計 第 30 頁， 共 50 頁 冷卻水的定性溫度為： 26525? = 45℃ 平均溫度較小 ,所以選擇固定式列管換熱器 ,該設計任務的熱流體為苯的蒸氣，冷流體為水，為使熱流體通過殼壁向空氣中散熱，提高冷卻效果，令苯和水的蒸氣走殼程，冷卻水走管程。 平均溫度下的物性數(shù)據(jù) 苯的汽化熱 為： kJ/kg 冷凝苯所需熱量為： 1Q == 410 kJ 平均傳熱溫差 暫按單殼程、四管程考慮，逆流時平均溫度差： 苯蒸氣 80℃ （ g） → 80 ℃ （ l） 冷卻水 65℃ ← 25 ℃ t? 15℃ 55℃ 1212ln tttttm??????? = 1555ln1555? = ℃ 因殼程為蒸氣， t?? = 1，選用單殼程可行 冷卻液用量 tcpi ??QW== 4?? = 南華大學化學化工學院畢業(yè)設計 第 31 頁， 共 50 頁 管程傳熱系數(shù) 3iiie ?????? ? ?R = i )c()ud( iiid ??? ??? ?? = ) ( ??? =（ m2℃ ） 殼程傳熱系數(shù) 假設殼程的傳熱系數(shù) α0=1000W/（ m2℃ ） 污垢熱阻 000 ?? sosi RR（ m2℃ ） /W 查得不銹鋼管壁的導熱系數(shù) λ=（ m2℃ ） osomoiosiioo RdbdddRddK ??? 11 ????? =1000 1??????? =（ m2℃ ） 傳熱面積 高溫流體為有機質(zhì)蒸氣，低溫流體為水的傳熱系數(shù)范圍在 230930W/（ 2m k ）取 K=（ 2