反应釜的设计要求Word文档格式.docx
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应用标准技术条件的可标注文件号。
设计中需注意以下几点：
一．对相关的数据进行正确的计算和校核；
二．需查获资料的数据必须精确可靠；
三．读图正确，构想主体模型；
四．对工艺给定外的隐含条件必需考虑，如环境因素等；
五．对构件的形式进行合理的选择；
六．制图时比例适当，数据精确，符合要求；
在化工、石油化工、炼油、轻工、制药、食品等工业领域中采用大量的设备。
但这些设备由于生产过程中所起的作用及工作原理不同，要求设备的形状、尺寸、结构型式也不同，所以对化工容器进行设计是必需的一个过程。
在设计中不仅要熟练掌握化工设备的基础知识，还要正确把握其工艺特性及工程的定量、定性地核算
夹套反应釜设计
1．夹套反应釜的总体结构
带搅拌的夹套反应釜是化学、医药及食品等工业中常用的典型反应设备之一。
它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）液体以及液体与固体或气体物料混匀，促进其反应的设备。
一台带搅拌的夹套反应釜。
它主要由搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管和一些附件组成。
搅拌容器分罐体和夹套两部分，主要由封头和筒体组成，多为中、低压压力容器；
搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺设计而定；
传动装置是为带动搅拌装置设置的，主要由电机、减速器、联轴器和传动轴等组成；
封头装置为动密封；
它们与支座、人孔、工艺接管等附件一起，构成完整的夹套反应釜。
2．罐体和夹套的设计
夹套式反应釜是由罐体和夹套两大部分组成。
罐体和夹套的设计主要包括其结构设计，各部件几何尺寸的确定和强度的计算与校核。
罐体在规定的操作温度和操作压力下，为物料完成其搅拌过程提供了一定的空间。
夹套传热是一种应用最普遍的外部传热方式。
它是一个套在罐体外面能形成密封空间的容器，既简单又方便。
2.1罐体和夹套的结构设计
罐体一般是立式圆筒形容器，有顶盖、筒体和罐底，通过支座安装在基础或平台上。
罐底通常为椭圆形封头，对于常压或操作压力不大而直径较大的设备，顶盖可采用薄钢板制造的平盖，并在薄钢板上加设型钢制的横梁，用以支承搅拌器及其传动装置。
顶盖与筒体的连接形式分为可拆和不可拆两种筒体内径D1≤1200mm，宜采用可拆连接。
当要求可拆时做成法兰连接。
夹套的形式与罐体相同。
2.2罐体几何尺寸计算
2.2.1确定筒体内径
一般由工艺条件给定容积V、筒体内径D1按式1估算：
式1
式中V——工艺条件给定容积，m3;
i——长径比，
=1.1（按物料的类型选取，见表1）
当D1估算值圆整到公称直径系列，见附表1。
表1
种类
设备内物料类型
I
一般搅拌釜
液-固相或液-液相物料
1～1.3
气-液相物料
1～2
发酵罐类
1.7～2.5
2.2.2确定封头尺寸
椭圆封头选标准件，它的内径与筒体内径相同D1=1500mm、封头厚度
因为钢号为Q235-A所以
，封头厚度
封头百出高度h2=25mm、封头容积V封=0.4860m3
2.2.3确定筒体高度H1
反应釜容积V通常按下封头和筒体两部分容积之和计算。
则筒体高度H1按下式计算并进行圆整。
式2
式中V封——封头容积（见附表2），m3；
V1m——1米高筒体容积（见附表1），m3/m。
当筒体高度确定后，应按圆整后的筒体高度修正实际容积，则圆整后的釜体高度H=1400mm
。
式3
H1——圆整后的筒体高度,m。
2.3夹套的几何尺寸计算
夹套和筒体的连接常焊接成封闭结构。
夹套的结构尺寸常根据安装和工艺两方面的要求而定。
夹套的内径D2可根据筒体内径D1选取D2=D1+100=1600mm
表2夹套直径D2mm
D1
500～600
700～1800
2000～3000
D2
D1+50
D1+100
D1+200
夹套下封头型式同罐体封头，其直径D2与夹套筒体相同。
夹套高H2由传热面积决定，不能低于料液高。
装料系数
没有给定，则应合理选用装料系数
的值，尽量提高设备利用率。
通常取
=0.6～0.85所以取
=0.80。
物料反应平稳或物料粘度较大十，
应取大值，
=0.8～0.85所以
取0.80。
夹套高H2按下式估算。
式4
夹套所包围的罐体的表面积（筒体表面积F筒+封头表面积F封）一定要大于工艺要求的传热面积F，
即
式5
式中F筒——筒体表面积，F筒=H2×
F1m=1.1×
4.715=5.1865㎡
F封——封头表面积（见附表2），F封=2.5568㎡
F1m——1m高内表面积（见附表1），㎡/m，F=F封+F筒=2.5568+5.1865=7.7433≥5满足要求。
当筒体与上封头用法兰连接时，常采用甲型平焊法兰连接，这是压力容器法兰中的一种，甲型平焊法兰密封面结构常用平密封面和凹凸密封面两种。
平密封面法兰见附图1。
2.4夹套反应釜的强度计算
2.4.1强度计算的原则及依据
强度计算应考虑以下几种情况。
（1）圆筒内为常压外带夹套时：
当圆筒的公称直径DN≥600㎜时，被夹套包围部分的筒体按外压（指夹套压力）圆筒设计，其余部分按常压设计；
（2）圆筒内为真空外带夹套时：
当圆筒的公称直径DN≥600㎜时，被夹套包围部分的筒体按外压（指夹套压力+0.1MPa）圆筒设计，其余部分按真空设计；
当圆筒的公称直径DN≤600㎜时，全部筒体按外压（指夹套压力+0.1MPa）圆筒设计；
（3）圆筒内为正压外带夹套时：
当圆筒体的公称直径DN≥600㎜时，被夹套包围部分的筒体分别按内压圆筒和外压圆筒计算，取其中较大值；
其余部分按内压圆筒设计。
当圆筒的公称直径DN≤600㎜时，全部筒体按内压圆筒和外压圆筒计算，取其中最大值。
2.4.2按内压对筒体和封头进行强度计算
液柱静压力p1H=10-6ρgh=10-6×
9.8×
1×
（h1+h2+h3）=0.0147MPa
计算压力p1c=p1+p1h=0.3+0.0147=0.3147MPa
计算压力p2c=p2=0.35
罐体筒体计算厚度
夹套筒体计算厚
罐体封头计算厚度
夹套封头计算厚度
厚度附加量C=C1+C2=2+0.6=2.6
罐体筒体设计厚度δ1c=δ1+C1=2.46+2.6=5.06mm
夹套筒体设计厚度δ2c=δ2+C1=2.92+2.6=5.52mm
罐体封头设计厚度δ/1c=δ/1+C1=2.46+2.6=5.06mm
夹套封头设计厚度δ/2c=δ/2+C1=2.918+2.6=5.518mm
2.4.3按外压对筒体和封头进行强度校核
罐体筒体有效厚度δ1e=δ1n-C=8-2.8=5.2mm
罐体筒体外径D1O=D1+2δ1n=1500+2×
8=1516mm
筒体计算长度L=H2+1/3h1+h2=1100+1/3×
375+25=1250mm
系数L/D1O=1250/1516=0.8245
系数D1O/δ1e=1516/5.2=291.54
许用外压力
罐体筒体有效厚度δ1e=δ1n-C10-2.8=7.2mm
10=1520mm
系数L/D1O=1250/1520=0.822
系数D1O/δ1e=1520/7.2=211.11
罐体封头有效厚度δ/1e=δ/1n-C10-2.8=7.2mm
罐体封头外径D/1O=D/1+2δ/1n=1100+1/3×
标准椭圆封头当量球壳外半径R/1O=0.9D/1O=0.9×
1520=1368mm
系数
罐体封头名义厚度δ/1n=10mm
2.4.4水压实验校核计算
罐体实验压力
夹套水压实验压力
罐体圆筒应力
夹套内压实验应力
2.5夹套反应釜设计计算数据一览表
2.5.1几何尺寸
表3
步骤
项目及代号
参数及结果
备注
1-1
1-2
1-3
1-4
1-5
1-6
1-7
1-8
1-9
1-10
1-11
1-12
1-13
1-14
1-15
1-16
1-17
1-18
1-19
1-20
全容积V，m3
操作面积V1,m3
传热面积F,㎡
釜体形式
封头形式
长径比
初算筒体内径
圆整筒体内径D1,㎜
一米高的容积V1m,m3
釜体封头容积V1封,m3
釜体高度H1=（V—V1封）/V1m,m
圆整釜体高度H1,mm
实际容积V=V1m×
H1+V1封,m3
夹套筒体内径D2,mm
装料系数η=V操/V或按η=0.6～0.85选取
夹套筒体高度H2≥（ηV－V1封）/V1m,m
圆整夹套筒体高度H2,mm
罐体封头表面积F1封,m2
一米高筒体内表面积F1m,m2
实际总传热面积F=F1m×
H2+F1封，m2
3.0
2.5
>
5
圆筒形
椭圆形
1.1
1.515
1500
1.778
0.486
1.414
1400
2.975
1600
0.8
1.076
1100
2.5568
4.715
7.7433>
由工艺条件决定
常用结构
按表1选取
按式1选
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