化工设备大型作业
题 目： 夹套反应釜
教 学 院： 化学与材料工程学院 专 业： 化学工程与工艺（精细化工方向） 学 号： 学生姓名： 指导教师：
2012年6月13日
大型作业任务书4
2011～2012 学年第2学期
学生姓名： 专业班级：化学工程与工艺（精细化工方向）2009（1） 指导教师： 工作部门： 化工教研室 一、大型作业题目：夹套反应釜 二、大型作业内容（含技术指标）
1. 容积：20m3；2. 反应温度：150℃，加热介质：水蒸气；3. 使用地点：黄石某地区。4. 作业成果：计算书1份，设备图1张（A1图纸手工绘制）。
三、进度安排
1．5月28日：分配任务；
2．5月28日-6月03日：查询资料、初步设计； 3．6月04日-6月08日：设计计算，完成报告。
四、基本要求
1．设计方案：根据给定的条件合理选择设备的结构以及合适的材料，立式容器或卧式容器的筒体和封头、钢板卷制焊接结构接头、钢板材料的型号及热处理条件等；
2．设计计算：依据材料的性能，对选用设备的壁厚进行计算、稳定性进行校核； 3．辅助设备的选型：包括典型辅助设备的主要尺寸计算及型号规格：人孔或手孔设计、法兰的型号规格、接管开孔结构、视镜或液面镜以及容器的支座选型等。
教研室主任签名：
2012 年 月 日
目录
1 绪论 ............................................................................................................ 1
1.1反应釜的基本特点 .............................................................................................. 1 1.2反应釜的发展趋势 ............................................................................................ 2
2反应釜的设计参数及要求 ...................................................................... 3 3 夹套反应釜设计 ...................................................................................... 4
3.1夹套反应釜的总体结构 ................................................................................... 4
3.1.1釜体部分 .................................................................................................... 4 3.1.2传热装置 .................................................................................................... 4 3.2反应釜的罐体和夹套的设计 .............................................................................. 5
3.2.1罐体和夹套的结构设计 ............................................................................ 5 3.2.2筒体的几何尺寸计算 ................................................................................ 5 3.2.2夹套几何尺寸计算 .................................................................................... 5 3.2.3强度计算 .................................................................................................... 6 3.2.4稳定性校核 ................................................................................................ 7 3.2.5水压试验校核 ............................................................................................ 8 3.3反应釜搅拌装置设计 .......................................................................................... 8
3.3.1搅拌器选择 ................................................................................................ 8 3.3.2设计搅拌轴 ................................................................................................ 9 3.4传动装置设计 .................................................................................................... 10
3.4.1动力设计 .................................................................................................. 10 3.4.2轴封装置设计 .......................................................................................... 10 3.4.3联轴器 ...................................................................................................... 11 3.4.4凸缘法兰选择 .......................................................................................... 11
4 反应釜附件选用 ...................................................................................... 12
4.1耳式支座选用 .................................................................................................... 12 4.2接管表 ................................................................................................................ 13 4.3人孔选择 ............................................................................................................ 13
5 参考文献 .................................................................................................. 14
1 绪论
1.1反应釜的基本特点
反应釜体普遍采用钢制(或衬里)、铸铁或搪玻璃。反应釜所用的材料、搅拌装置、加热方法、轴封结构、容积大小、温度、压力等各有异同、种类很多，它们的基本特点分述如下：
（1）结构：反应釜结构基本相同，除有反应釜体外，还有传动装置、搅拌和加热(或冷却)装置等，可改善传热条件，使反应温度控制得比较均匀，并不强化传质过程。
（2）操作压力：反应釜操作压力较高。釜内的压力是化学反应产生或由温度升高而形成，压力波动较大，有时操作不稳定，突然的压力升高可能超过正常压力的几倍，因此，大部分反应釜属于受压容器。
（3）操作温度：反应釜操作温度较高，通常化学反应需要在一定的温度条件下才能进行，所以反应釜既承受压力又承受温度。获得高温的方法通常有以下几种：
① 水加温要求温度不高时可采用，其加热系统有敞开式和密闭式两种。敞开式较简单，它由循环泵、水槽、管道及控制阀门的调节器所组成，当采用高压水时，设备机械强度要求高，反应釜外表面焊上蛇管，蛇管与釜壁有间隙，使热阻增加，传热效果降低。
② 蒸汽加热加热温度在100℃以下时，可用一个大气压以下的蒸汽来加热；100~180℃范围内，用饱和蒸汽；当温度更高时，可采用高压过热蒸汽。
③ 用其它介质加热若工艺要求必须在高温下操作或欲避免采用高压的加热系统时，可用其它介质来代替水和蒸汽，如矿物油(275～300℃)、联苯醚混合剂(沸点258℃)、熔盐(140～540℃)、液态铅(熔点327℃)等。
④ 电加热将电阻丝缠绕在反应釜筒体的绝缘层上，或安装在离反应釜若干距离的特设绝缘体上，因此，在电阻丝与反应釜体之间形成了不大的空间间隙。前三种方法获得高温均需在釜体上增设夹套，由于温度变化的幅度大，使釜的夹套及壳体承受温度变化而产生温差压力。采用电加热时，设备较轻便简单，温度较易调节，而且不用泵、炉子、烟囱等设施，开动也非常简单，危险性不高，成本费用较低，但操作费用较其它加热方法高，热效率在85%以下，因此适用于加热温度在400℃以下和电能价格较低的地方。
（4）反应釜搅拌结构：在反应釜中通常要进行化学反应，为保证反应能均匀而较快的进行，提高效率，通常在反应釜中装有相应的搅拌装置，于是便带来传动轴的动密封及防止泄漏的问题。
（5）反应釜的工作：反应釜多属间隙操作，有时为保证产品质量，每批出料后都需进行清洗；釜顶装有快开人孔及手孔，便于取样、测体积、观察反应情况和进入设备内部检修。
1.2反应釜的发展趋势
（1）大容积积化，这是增加产量、减少批量生产之间的质量误差、降低产品成本的有效途径和发展趋势。染料生产用反应釜国内多为6000L以下，其它行业有的达30m3；国外在染料行业有20000～40000L，而其它行业可达120 m3。
（2）反应釜的搅拌器，已由单一搅拌器发展到用双搅拌器或外加泵强制循环。反应釜发展趋势除了装有搅拌器外，尚使釜体沿水平线旋转，从而提高反应速度。
（3）以生产自动化和连续化代替笨重的间隙手工操作，如采用程序控制，既可保证稳定生产，提高产品质量，增加收益，减轻体力劳动，又可消除对环境的污染。
（4）合理地利用热能，选择最佳的工艺操作条件，加强保温措施，提高传热效率，使热损失降至最低限度，余热或反应后产生的热能充分地综合利用。热管技术的应用，将是今后反应釜发展趋势。
化工机械设备课程设计夹套反应釜
