D0—筒体外径 D0= DN+2 S0=（2100+2×10）=2120mm L—筒体高度 L=H2+h/3=[3000+(800+10)/3]=3270mm L/D0=3270 /2120=1.542，D0 / S0=2120/10=212
在几何参数计算图中由外压或者轴向受压的圆筒数据15—4[18],查得A＝0.00025，又由于生产对氨基苯甲酸的反应釜的釜体材料采用的是Cr18Ni12Mo2Ti奥氏体钢板的σs=216Mpa,因此根据选用的资料图，可以查到B=33Mpa，因此许用外压[P]=B S0 /D0=33×10/2120=0.16＜0.5Mpa，则可以看出来壁厚10mm是满足不了外压对稳定性的要求的，如果我们想要要增大壁厚重新来计算的话，先应该重新来假设S0=18mm，则D0 / S0=3236/18=180，L/D0=3272.67/3236=1.01，由图15—4 [18]查得到A=0.0008，和上面形式一样可以查得B=91Mpa，则许用外压[P]=B S0/D0=91×18/3236=0.5062＞0.5Mpa，故S0=18 mm能够满足外压稳定要求，要考虑到壁厚附加量C= C1+ C2+0=0.6+2=2.6
mm，筒体的壁厚S=S0+C=18+2.6=20.6mm，把筒体的壁厚圆整到标准钢板的厚度规格可取S=22mm。又要考虑到封头与筒体的焊接方便，所以经过方方面面的综合取
S封=22mm。
③水压试验较核[17] 确定水压试验PT，据表得：
釜体水压取PT =P+0.2=0.1+0.2=0.3Mpa， 夹套水压取PT =P+0.2=0.5+0.2=0.7Mpa 式中 P—设计压力，Mpa
在进行压力的试验之时，由于所选生产容器所能承受的压力PT一般总是高于设计的压力P的，所以必要的时或必需要进行强度的较核。液压试验时要求满足的强度条件：
得到釜体和夹套筒体的许用应力[17]：σT = PT（Di+δe）/2δe≤0.9σs， 得到釜体和夹套封头的许用压力[17]：σT = PT（Di+0.5δe）/2δe≤0.9σs，
釜体的δe=S-C=21-2.6=18.4； 夹套的δe=S-C=10-2.6=7.4， σT釜筒=0.2×（2100+18.4）/（2×18.4）=11.51Mpa， σT夹筒=0.6×（2300+7.4）/（2×7.4）=155.91Mpa，
σT釜封=0.2×（2100+0.5×18.4）/（2×18.4）=11.46Mpa， σT夹封=0.6×（2300+0.5×7.4）/（2×7.4）=155.66Mpa。
又查文献[19]得，Cr18Ni12Mo2Ti奥氏体钢板的屈服极限σs=216Mpa，则， 9σs=216×0.9=194.4Mpa，由此可知，σT釜筒，σT夹筒，σT釜封，σT
夹封都小于
0.9σs，，故安全。计算结果如下表所示：
表4.1筒体，封头壁厚表
筒体壁厚 封头壁厚 釜体（mm） 22 22 夹套（mm） 10 10 4.2连接筒体和封头的设备法兰选择 4.3支座的选用计算
[17]
（1）支座的选择
根据反应特性可发现反应釜是需要外加保温的，所以得选取B型悬挂式支座。
（2）反应釜总重载荷计算 反应釜总重载荷按照下式计算： W=W1+W2+W3+W4
查文献[14]知：DN =2100mm，S=22mm的1米高筒节重载荷q1=17450N， DN =2300mm, S=10mm的1米高筒节重载荷q2=8410N。 故W1=（q1×Ht+ q2×H2）=17450×4+8410×3=95030N。
W2—釜体和夹套封头总重载荷
查文献[17]知：DN =2100mm，S=22mm的封头重载荷19538N，DN =2300mm, S=10mm的封头重载荷15923N，故W2=2×15938+15923=54999N。
W3—料液重载荷
需按水压试验时充满水时计，因为已知DN =2100 mm的封头容积V封=2.81m3，1米高的筒节容积V1=4.08m3。故W3=Vρ=（2V封+ Ht V1）ρg=（2×2.81+4
×4.0）×103×10=213400N5
W4=保温层+附件重载荷
人孔的重载荷为900N，其他的接管和保温层则按1000N计，所以可以得出W4=900+1000=1900N，
总重载荷W=W1+W2+W 3+W4=95030+54999+214200+1900=366129N
按8个支座承载计算，每个支座承载70766.1N，查文献[17]，选用JB/T 4725—92，耳座 B7,δ3＝14
4.4人孔选择与补强圈
[19]
按工艺条件选用常压不锈钢人孔DN600HG2159—1999。
人孔盖、筒节及法兰由不锈钢0Cr18Ni9制成，人孔用螺栓螺母20副，螺栓为M16×50。
人孔处的补强圈按JB/T4736—2002标准，其外径D1=980mm,内径D2=550mm 补强圈厚度按下式估算：
δ补=dδe/( D2- D1)=600×(22-2.6)(980-550)=27mm,考虑到釜体和人孔筒节都有一定的壁厚裕量，故补强圈取25mm。
4.5接管及其法兰的选择
[19]
水蒸气进出管采用Φ76×4无缝钢管，HG20592法兰WN76－2.5FM,δ＝4mm 16Mn。
温度计接管采用Φ76×4无缝钢管，HG20592法兰WN76－2.5FM,δ＝4mm 16Mn。
进料管采用Φ120×8无缝钢管，HG20592法兰WN120－2.5FM,δ＝8mm 16Mn,出料管选取相同管。
法兰垫片选用耐酸石棉板,δ＝2mm。
4.6缩合釜搅拌装置选择
在反应釜中，为增快反应速率、强化传热效果以及加强混合等作用，常装
有搅拌装置。搅拌装置通常由搅拌器和搅拌轴组成。典型的搅拌器型式有：桨式、推进式、涡轮式、框式、螺带式、螺杆式等。
（1）搅拌器型式的选择
在对氨基苯甲酸的生产中随着反应釜内反应的慢慢进行，在催化加氢还原后加氢氧化钠进行中和时反应釜内由于对氨基苯甲酸钠和对硝基苯甲酸钠的生成使得溶液粘度慢慢变大，为了加快反应速度同时使反应釜里的反应物料能够充分的反应就需要而搅拌，所以根据生产实际情况及生产利润的考虑在经济的操作范围内，需要根据所设计的反应釜的特点以及参加反应的和反应过程中生成物料的性质来总的考虑，我们需选择低转速，大叶片的框式搅拌器。
（2）搅拌桨选型 框式搅拌器结构参数：
表4.2框式搅拌器结构参数表
参数 DJ b 参数范围 (0.8~0.98)DN (0.006~0.1) DJ 参数 h1 h 参数范围 (0.45~1) DJ (0.05~0.85) DJ 前选择框式搅拌器直径为2010mm，2010/2100=0.95，在0.8~0.98之间，满足要求。在反应釜反应过程中为了要提高溶液的搅拌速率，并且使得搅拌器全部在反应釜的物料溶液中浸没，可以取h1为1700 mm又因为1700/2010=0.85，在0.45到1之间，可以满足设计的要求。所以可以选用的搅拌器的外缘到筒体。
4.7反应釜传动装置选择
（1) 计算电机功率
因为采用机械密封，齿轮传动，假定摩擦功率约占搅拌功率6%，传动机构效率为86%，则电机功率：N电= NηN/η=14.95×1.05/86%=1825W （2）电动机和减速机选型
在生产中反应釜的电动机都必须与减速机一起匹配使用，所以，在用对硝基苯甲酸经过催化剂加氢还原制得对氨基苯甲酸的反应釜中的电动机的选取一般应该匹配减速机一起使用。其实在很多生产中，电动机与减速机是匹配使用的，因此我们在生产设计时完全可以根据选定的减速机来配套使用电动机。已知搅拌
轴轴径dn＝110mm，转速n=30r/min，，电动机使用功率N电=180W，由此选择电动机，减速形式。电机：三相异步电动机Y型，型号为Y132M—4,额定功率75kw，同步转速1500r/min。减速机：谐波减速机，型号为BLD―5―15，额定功率170kw，同步转速14680r/min。
4.8反应釜设备图
见搅拌夹套式反应釜设备图，其配件组成见下表。
表4.3 反应釜设备配件一览表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 代号 JB/T 4737-95 JB/T4737-95 JB/T4725-92 GB905-82 JB1158－82 JB4704－92 HG21595-1999 JB/T4736-2002 JB1158－82 JB1158－82 零件名称 椭圆形封头DN2100×22 筒体DN2100×22 筒体DN2300×10 椭圆形封头DN2300×10 支座B8 搅拌轴Φ110 法兰G0.25-2100 法兰垫片 人孔600 螺母M20 螺栓M16×50 补强圈 电动机Y132M-4 减速机BLD17-5-15 接管Φ76×4 法兰WN76－2.5FM 接管Φ120×8 法兰WN76－2.5FM 数量 2 1 1 1 8 1 1 1 1 20 20 1 1 1 2 2 材料 Cr18Ni12Mo2Ti Cr18Ni12Mo2Ti Cr18Ni12Mo2Ti Cr18Ni12Mo2Ti Q235－AF Cr18Ni9Ti 0Cr18Ni9 石棉橡胶板 不锈钢 Cr18Ni9 Cr18Ni9 不锈钢 组合件 组合件 无缝钢管 0Cr18Ni9 无缝钢管 0Cr18Ni9
年产1000吨对氨基苯甲酸生产工艺设计毕业设计
