年产5000t乙酸乙酯釜式反应器设计解析

前言反应工程课程设计是《化工设备机械基础》和《反应工程》课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是学生体察工程实际问题复杂，性，学习初次尝试反应釜机械设计。化工设计不同于平时的作业，在设计中需要同学独立自主的解决所遇到的问题、自己做出决策，根据老师给定的设计要求自己选择方案、查取数据、进行过程和设备的设计计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的比较分析，择优选定最理想的方案和合理的设计。反应工程是培养学生设计能力的重要实践教学环节。在教师指导下，通过裸程设计，培养学生独立地运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识，综合地分析和解决生产实际问题的能力。因此，当学生首次完成该课程设计后，应达到一下几个目的：1、 熟练掌握查阅文献资料、收集相关数据、正确选择公式，当缺乏必要的数据时，尚需要自己通过实验测定或到生产现场进行实际查定。2、 在兼顾技术先进性、可行性、经济合理的前提下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常、安全可行所需的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。3、 准确而迅速的进行过程计算及主要设备的工艺设计计算及选型。4、 用精炼的语言、简洁的文字、清晰地图表来表达自己的设计思想和计算结果。化工设备机械基础课程设计是一项很繁琐的设计工作，而且在设计中除了要考虑经济因素外，环保也是一项不得不考虑的问题。除此之外，还要考虑诸多的政策、法规，因此在课程设计中要有耐心，注意多专业、多学科的综合和相互协调。1设计任务及条件1.1设计任务及条件乙酸乙酯酯化反应的化学式为：CHCOOH+CHOH=====CHCOOCH+HO

3 25 3 25 2AB R S1、原料中反应组分的质量比为：A：B：S=1：2：1.35,反应液的密度为1020Kg/m3,并假定在反应过程中不变。生产时间：连续生产8000小时/年，间隙生产6000小时/年。反应在100C下等温操作，其反应速率方程如下r=k(CC-CC/K)[1]R1ABRS100C时，ki=4.76xi0-4L/(mol«min),平衡常数K=2.92。乙酸的转化率XA=0.39,反应器的填充系数f=0.8,为此反应设计一个反应器。2工艺设计2.1原料的处理量按间歇生产计算根据乙酸乙酯的产量可计算出每小时的乙酸用量为(物料损耗5%)Q=4690X103/(88X6000X0.39X0.95)=23.975kmol/h所以单位时间处理量为Q1Q=(23.975X60X4.35)/1020=6.135m3/h1硫酸用量为总流量的1%Q0=Q1/0.99=6.197m3/h原料液起始浓度CA0=23.975/6.197=3.869mol/L乙醇和水的起始浓度CB0=3.869x60x2/46=10.093mol/L

CS「3.869x60x1.35/18=17.411mol/L将速率方程变成转化率的函数cA01XA)cB0cA0cA01********XAcS0cA0XAk(abXcX2)c21 AAA0CB0CB0a=q=2.609b=-(1+斜涝;)=-5.15c=1-1/k=0.6575=4.8475反应时间t1xAdXAkc0abXcX2

根据乙酸乙酯的产量可计算出每小时的乙酸用量为Q=4690x103/(0.95x88x8000x0.39)=17.981kmol/h原料组成A：B:S=1:2:1.35所以单位时间处理量为Q1Q=17.981x60x4.35/1020=4.601m3/h1硫酸用量为总流量的1%，所以Q0二Q1/0.99=4.647m3/h原料液起始浓度Ca0=17.981/4.647二3.868mol/L乙醇和水的起始浓度3.868X60X2Cb0= 46 =10.091mol/L183.868X60X1.3s18Cj 18 =17.406mol/L将速率方程变成转化率的函数cA01 XA)cB cB0cA0cA0XAcS0cA0XAk(abXcX2)c2a=b=-(1+a=b=-(1+=2.61Cso+K(?m)=-5.15c=1-1/K=0.6575(b24ac%；(5.15)242.610.65754.434反应体积Vr1；=4.76x(2.6113.15x0.37-0.6373x0.37-J-x3也『x=5.658x10-3mol/(Lmin)3.=0.339kmol/(m3h)4.778X3.868X0.37m =z0.17m3v=0.339r设计方案比较⑴乙醇脱氢法采用铜基催化剂使乙醇脱氢生成粗乙酸乙酯，经高低压蒸馏除去共沸物，得到纯度为99.8%以上乙酸乙酯。2CH3CH2OH—CH3COOCH2CH3+H2⑵乙烯加成法在以附载在二氧化硅等载体上的杂多酸金属盐或杂多酸为催化剂的存在下，乙烯气相水合后与气化乙酸直接酯化生成乙酸乙酯。CH2CH2+CH3COOH CH3COOCH2CH3该反应乙酸的单程转化率为66%,以乙烯计乙酸乙酯的选择性为94%。Rhone-Poulenc、昭和电工和BP等跨国公司都开发了该生产工艺。传统的醋酸酯化法工艺在国外被逐步淘汰，而大规模生产装置主要采用乙醛缩合法、乙醇脱氢法和醋酸/乙烯加成法，其中新建装置多采用醋酸/乙烯加成法。我国醋酸乙酯则主要采用醋酸酯化法进行生产。综上所述：鉴于我国在乙酸乙酯的合成技术与国际水平相比相对落后，运用乙醛缩合法、乙烯加成法、乙醛缩合法等方法合成乙酸乙酯的技术还不是很成熟，而且本次设计的年产量不是很大，转化率只有37%，要求不是很高。所以，选用酯化法合成工艺即可满足设计要求，也符合我国国情。(3)乙醛缩合法在催化剂乙醇铝的存在下，两个分子的乙醛自动氧化和缩合，重排形成一分子的乙酸乙酯。2CH3CHO—CH3COOCH2CH3该方法20世纪70年代在欧美、日本等地已形成了大规模的生产装置，在生产本和环境保护等方面都有着明显的优势。通过间歇式和连续式的对比，间歇生产的反应体积18.81m3，连续的反应体积为20.17m3还有处理量也不是很大，生产量也不是很大所以选间歇式比较合算，并以此设计

工艺流程及设备。物料衡算根据乙酸的每小时进料量为23.975kmol/h,在根据它的转化率和反应物的初始质量比算出各种物质的进料和出料量，具体结果如下表：物质口进料kmol/h^出料kmolih^乙酸一23.9014.625^乙醇口47.兆算29.250^乙酸乙酯『39.350水232.38林41.686^3.3能量衡算3.3.1热量衡算总式Q]Q2Q3Q4式中：。]进入反应器无聊的能量，KJQ2:化学反应热，KJ

Q:供给或移走的热量，有外界向系统供热为正，有系统向外界移去热量3为负，KJQ4：离开反应器物料的热量，KJ3.3.2每摩尔各种物值在不同条件下的％值对于气象物质，它的气相热容与温度的函数由下面这个公式计算:cABTCT2DT3⑵各种液相物质的热容参数如下表⑶:液相物质的热容参数物质BX102/KCX104/K2DX106/K3乙醇59.34236.358-12.1641.8030乙酸-18.944物质BX102/KCX104/K2DX106/K3乙醇59.34236.358-12.1641.8030乙酸-18.944109.71-28.9212.9275乙酸乙酯155.942.3697-1.99760.459292.053-3.9953-2.11030.5346992.053-3.9953-2.11030.53469由于乙醇和乙酸乙酯的沸点为778.3C和77.1C，所以:乙醇的cpm值c侦5危 ABTCT2DT3=59.342+36.358x102x351.5-12.164x104X351.52+1.8030x106x351.53二59.342+127.798-150.289+78.302=115.153JmolK1乙酸乙酯的七」直c^ABTCT2DT3二155.94+2.3697X102x350.2-1.9976X104x350.22+0.4592X106x350.23二155.94+8.297-24.499+19.713=159.451JmolK1水的cpm值"弘顷ABTCT2DT3=92.053-3.9953x102x373-2.1103x104x3732+0.53469x106x3733=92.053-14.902-29.360+27.748=75.539JmolK1(3)乙酸的cp」直c],3况 ABTCT2DT3=-18.944+109.71x102x373-28.921x104x3732+2.9275x106x373365.9855.087521.09380=139.8223JmolK13.3.3各种气象物质的参数如下表气相物质的热容参数⑷物质ABx103Cx103Dx103乙醇4.3960.6285.546-7.024乙酸乙酯10.228-14.94813.033-15.736⑴乙醇的cP,m值Cg,373kABTCT2DT3ET4R=4.396+0.628x103x351.5+5.546x105x351.52-7.024x108x351.53+2.685x1011x351.54二(4.396+0.234+7.716-3.645+0.520)8.314=76.663JmolK1

乙酸乙酯的cpm值Cp。mg，373kABTCT2DT3Cp。m二(10.228-5.576+18.133-8.166+1.161)8.314=131.195JmolK13.3.4每摩尔物质在100C下的焓值每摩尔水的焓值rmH20Cp,mH?O,l,373(373dTvapHrmH20Cp,mH?O,l,373(373dTvapHm75.53910337329840.68829846.353CJmol(3)(3)每摩尔的乙醇的焓值rmCH3CH2OHcp,mCH3CH2OH,l,351.5C115.153103351.52986.16138.7441.648351.5dT298vapHmrmCH3CH2OHcp,mCH3CH2OH,l,351.5C115.153103351.52986.16138.7441.648351.5dT298vapHm38.74476.66310cp,mCH3733CH2OH,l,373C351.5373dT351.546.555Jmol每摩尔乙酸的焓值46.555Jmol每摩尔乙酸的焓值rmCH3COOH p,mCH3COOH373dT139.8223rmCH3COOH p,mCH3COOH373dT139.8223,l,373C29810337329810.487KJmol110.487KJmol1每摩尔乙酸乙酯的焓值rmCH3COOOCH2rmCH3COOOCH2CH3p,mCH3COOOCH2CH3,l,350.2C298350.2dTvapHm373dTcp,mCH3COOOCH2CH3,l,373C350.2159.451103350.229830.539131.195103159.451103350.229830.539131.195103373350.28.32330.5392.99141.85KJmol13.3.5总能量衡算（1）Q］的计算"1 "ch3COOHmCH3COOHnH20rmH2OnCH3CH2OHrmCH3CH2OHnCHECOOC13.15210310.48759.18410346.35334.31010346.555010343.5948137925.02743355159730204478582KJ/h（2）Q2的计算CH3COOH C?HOH41.85KJmol13.3.5总能量衡算（1）Q］的计算"1 "ch3COOHmCH3COOHnH20rmH2OnCH3CH2OHrmCH3CH2OHnCHECOOC13.15210310.48759.18410346.35334.31010346.555010343.5948137925.02743355159730204478582KJ/h（2）Q2的计算CH3COOH C?HOH5CHCOOCHH2O6.313103/mCH3CH200CCH33COOHrHmCH3CH2OH6.313103(46.35341.85310.48746.555)196738.3J/h（3）Q4的计算"1 “CH3COOHrmCH3COOHmH2OH2OCH3CH2OHmCH3CH2OHmCH3CH2OOCCHrmCH3CH2OOCCH36.83910310.48765.49510346.35327.99710346.5556.31310341.85371.72063035.88971303.400264.21801034675228.6KJ/h因为：Q]Q2Q3Q4即：4478582+196738.3+Q「4675228.6求得：Q3=393384.9KJ/hQ3>0，故应是外界向系统供热。

3.3.6换热设计换热采用夹套加热，设夹套内的过热水蒸气由130C降到110C，温差为20C。3.3.7水蒸气的用量忽略热损失，则水的用量为Qmc T1T2cabTcT2[5]29.16Jmol1K114.49103Jmol1K22.022106Jmol1K3T403383QQ_ 393K2c29.1614.491033932.022106393229.165.69460.312334.5423Jmol1K11.92CJKg1K1851291.6=1.92X20=22169.05Kg/h4反应釜釜体设计以确定罐（其中D一在已知搅拌器的操作容积后，首先要选择罐体适宜的高径比（H/Dj以确定罐（其中D一1、高径比对搅拌功率的影响：在转速不变的情况下，PD3i搅拌器直径，P一搅拌功率)，P随釜体直径的增大，而增加很多，减小高径比只能无谓地消耗一些搅拌功率。因此一般情况下，高径比应选择大一些。2、高径比对传热的影响：当容积一定时，H/Dj越大，越有利于传热。高径比的确定通常才用经验值表种类口罐体物料类型1一船搅拌釜4'液一固或'液一液相物料口1^1.3^气一海相物料1此2!发酹罐类口气一液相物料11.7^2.5假定高径比为H/Di=l・3，先忽略罐底容积V=nDi2H/4=1.3nD;/4=23.513m3解得：D=2846mmi取标准Di=2900mm筒体的高度=4(23.513-3.18)/(3.14x2.92)=3100mm釜体高径比的复核H/D=3100/2900=1.07i满足要求4.1筒体壁厚的设计设计参数的确定表3—3反应器内各物质的饱和蒸汽压[9]物质水乙酸乙醇乙酸乙酯饱和蒸汽压(MPa)0.1430.080.3160.272该反应釜的操作压力必须满足乙醇的饱和蒸汽压所以去操作压力P=0.4MPa，该反应器的设计压力Pl〜pgH=1020X9.807X3.1=0.031MPaPl/Pw1.1=0.031/0.44=7.04%>5%所以液体静压不能忽略4.1.2该反应器的计算压力P=P1.1+Pl=1.1X0.4+0.031MPa=0.471MPa该反应釜的操作温度为100C，设计温度为120C。由此选用16MnR卷制16MnR材料在120C是的许用应力[a]t=170MPa焊缝系数的确定取焊缝系数。=1.0(双面对接焊，100%无损探伤)腐蚀裕量C=2mm24.1.3筒体壁厚的设计计算厚度S咨—E玖一2时1=0.471x2900/(2x170x1-0.471)=4.0229mm钢板负偏差七0.3mm设计厚度SdSd=S+C「4.0229+2=6.0229mm名义厚度等于设计厚度加上钢板负偏差C10.3mm等于6.3229mm钢制容器的制造取壁厚一一详见《化工机械基础》圆整取标准Sd=8mm4.1.4釜体封头设计本设计选用椭球型封头计算压力P=0.47MPac该反应釜的操作温度为100C，设计温度为120C。由此选用16MnR卷制16MnR材料在120C是的许用应力[a]t=170MPa焊缝系数的确定取焊缝系数。=1.0（双面对接焊，100%无损探伤）腐蚀裕量C=2mm2钢板负偏差C=0.25mm1用标准椭球型封头参数公称直径（mm）曲面高度（mm）直边高度（mm）内表面积（m2）容积（m32800700508.913.18Is— g一 "二二0.471x2900/(2x170x1-0.5x0.471)=4.02钢板负偏差C10.25mm设计厚度'••二.:'一"=4.02+2=6.02名义厚度 sn等于sd加上C］向上圆整后至钢材标准规格的厚度按钢制容器的制造取壁厚 Sn8mm斜压封头壁厚的设计1.设计外压的确定封头的设计外压与筒体相同，即设计外压p=0.1MPa。封头壁厚的计算设封头的壁厚S=12mm,则：S=S-C=12-2.25=9.75（mm），对于标准椭球形封头K=0.9,R.KD.=0.9x2800=2520mm,Ri/S=2520/9.75=258.462计算系数：A=0.125/（R/S）=0.125/258.462=4.84x10-4ie根据材料的外压应力B曲线图，在图的水平坐标上找到A=4.84x10-4点，由该点作竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再作水平线与右方的纵坐标相交，得到系数B的值为值为：BQ62MPa、E=2.00x105MPa根据［p］=得［P］=62/258.426=0.23mmR./S因为p=0.1MPa<[p]=0.23MPa，所以假设S=12mm偏大，考虑到与筒体的焊接，取封头的壁厚与筒体一致，故取Sn=12mm。（反应釜夹套的设计夹套DN、PN的确定夹套的DN 由夹套的筒体内径与釜体筒体内径之间的关系可知：D=D+200=2900+200=3100mm4.1.7夹套的PN由设备设计条件可知，夹套内介质的工作压力为常压，取PN=0.25MPa，由于压力不高所以夹套的材料选用Q235—B卷制Q235-B材料在120C是的许用应力[a]t=113MPa焊缝系数的确定取焊缝系数。=1.0（双面对接焊，100%无损探伤）腐蚀裕量C=2mm2陕套筒体的壁厚£_W计算厚度 =0.25x3100/（2x113x1-0.25）=3.43mm钢板负偏差C10.25mmSd=S+ -- -=3.43+0.25=3.68mm名义厚度Sn等于Sd加上C向上圆整后至钢材标准规格的厚度按钢制容中DN=3100mm的壁厚最小不得小于8mm所以取S8mm夹套筒体的高度%=史二-Df- =4x(0・8x23・513-3・18)/(3・14x2・9x2・9)=2・367m4.1.9封头的厚度夹套的下封头选标准椭球封头，内径与筒体(D.3000mm)相同。夹套的上封头选带折边形的封头，且半锥角 45。计算厚度 *一'- =0.25x3100/(2x113x1-0.5x0.25)=3.43钢板负偏差C]0,25mm设计厚度'一r：=3•43+2=5•43mm名义厚度sn等于sd加上C向上圆整后至钢材标准规格的厚度按钢制容中DN=3100mm的壁厚最小不的小于8mm所以取S 8mm带折边锥形封头的壁厚考虑到风头的大端与夹套筒体对焊，小端与釜体筒体角焊，因此取封头的壁厚与夹套筒体壁厚一致，即Sn8mm5传热面积校核由于反应釜内进行的反应是放热反应，产生的热量不仅能够维持反应的不短进行，且会引起反应釜内的温度升高。为防止反应釜内温度过高，在反应釜的上方设置了冷凝器进行换热，因此不需要进行传热面积的校核。如果反应釜内进行的是吸热反应，则需进行传热面积的校核。6.1反应釜釜体及夹套的压力试验釜体的水压试验水压试验压力的确定由反应釜设计条件单可知，反应釜材料为16MnR在120C是的许用应力[a]t=[a]=170MPa液压试验的压力：Pt1.25P——1.250.4410.55MPa液压试验的强度校核宁狗-方=0.55x(2900+0.97)/(2x0.97)=82.24MPa16MnR的屈服极限s345MPa0.9s0.93451310.5MPa%=82.24MPa<0.9气中=310.5MPa 由故液压强度足够。6.1.2压力表的量程、水温及水中ci浓度的要求压力表的最大量程：P表=2pT=2x0.55=1.1MPa，或1.5%P表4、即0.825MPaP表2.2MPa水温〉15C,水中Cl浓度<25mg/L6.1.3水压试验的操作过程操作过程：在保持釜体表面干燥的条件下，首先用水将釜体内的空气排空，再将水的压力缓慢升至0.55MPa，保压不低于30min，然后将压力缓慢降至0.44MPa，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄露和明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压将釜体内的水排净，用压缩空气吹干釜体。若质量不合格，修补后重新试压直至合格为止。水压试验合格后再做气压试验。6.2釜体的气压试验气压试验压力的确定_[£]_气压试验的压力：PT=1.1面=1.1灯44*0=0.484MPa气压试验的强度校核6_%(玖+险"'一 =0.484x(2900+9.7)/(2x9.7)=72MIfe16MnR的屈服极限s345MPa0.8气O=0.8x345x1.0=276MPa%=72.6MPa<0.8气中=276MPa 故气压强度足够、7.搅拌器的选型搅拌设备规模、操作条件及液体性质覆盖面非常广泛，选型时考虑的因素很多，但主要考虑的因素是介质的黏度、搅拌过程的目的和搅拌器能造成的流动形态。同一搅拌操作可以用多种不同构型的搅拌设备来完成，但不同的实施方案所需的设备投资和功率消耗是不同的，甚至会由成倍的差别。为了经济高效地达到搅拌的目的，必须对搅拌设备作合理的选择。根据介质黏度由小到大，各种搅拌器的选用顺序是推进式、涡轮式、桨式、锚式和螺带式。根据搅拌目的选择搅拌器的类型:均相液体的混合宜选推进式，器循环量大、耗能低。制乳浊液、悬浮液或固体溶解宜选涡轮式，其循环量大和剪切强。气体吸收用圆盘涡轮式最适宜，其流量大、剪切强、气体平稳分散。对结晶过程，小晶粒选涡轮式，大晶粒选桨叶式为宜。根据以上本反应釜选用圆盘式搅拌器。7.1搅拌桨的尺寸及安装位置叶轮直径与反应釜的直径比一般为0.2〜0.5[12]一般取0.33，所以叶轮的直径x一'•=0.33x2900=957，取d1000mm;

叶轮据槽底的安装高度H11.011.010001000mm;叶轮的叶片宽度W0.田0.21000200mm，取W 200mm;叶轮的叶长度l0.2510.251000225mm，取l250mm;液体的深度和；HL=1.0D「2800mm挡板的数目为4,垂直安装在槽壁上并从槽壁地延伸液面上，挡板宽度Wb0.D0.12800280mm桨叶数为6,根据放大规则，叶端速度设为4.3m/s,则搅拌转速为：n宜 1.52T/S，取n1.5r/sd3.141.07.2搅拌功率的计算采用永田进治公式进行计算:2.157104Pa/sR止L/1.510207.09106300e 2.157104F*1.51.00.229:13]rg9.81由于％数值很大，处于湍流区，因此，应该安装挡板，一小车打旋现象。功率计算需要知到临界雷诺数R，用R代替R进行搅拌功率计算。R可以查表8上ec ec e ec湍流一层流大的转折点得出。查表知： 6.8所以功率：P n3d56.810201.31.023.4KW，取P24KW7.3搅拌轴的的初步计算7.3.搅拌轴直径的设计(1)电机的功率P=24KW，搅拌轴的转速n=90r/min，根据文献1取用材料为1Cr18Ni9Ti，:]=40MPa，剪切弹性模量g=8.1x104MPa，许用单位扭转角：]=1°/m。

. P一由m9.553106得:n利用截面法得:MTmax一一一24 ,m=9.553106一. P一由m9.553106得:n利用截面法得:MTmax一一一24 ,m=9.553106一2.547106N/mm2547N/m90 - 14, 、m=9.553106一(Nmm)90由max得：W八cmP9.553106 =9.553106n[]249040搅拌轴为实心轴，则：W0.213=9.553106249040d〉68.29mm=70mm(2)搅拌轴刚度的校核：由'竺103maxGJPJp我刚度校核必须满足:max，即:9.533106卫些103

nG—329.533106卫些103

nG—32I 90 65.45nm18.1104—32所以搅拌轴的直径取d=70mm满足条件。7.3.魏拌抽临界转速校核计算由于反应釜的搅拌轴转速n=90r/minv200r/min，故不作临界转速校核计算。7.4联轴器的型式及尺寸的设计由于选用摆线针齿行星减速机，所以联轴器的型式选用立式夹壳联轴节(D型)。标记为：DN40HG21570—95。8.反应釜附件的选型及尺寸设计8.1釜体法兰连接结构设计设计内容包括：法兰的设计、密封面形式的选型、垫片设计、螺栓和螺胃的设计。法兰的设计根据DN=2900mm、PN=0.6MPa，由于筒径较大很难找到适合的压力容器法兰。所以选用。确定法兰的类型为乙型平焊法兰。材料：16MnR图8—1乙型平焊法兰表8—1法兰结构尺寸公称直径DN/mm法兰/mm螺栓DD1D2D3D4d规格数量2800286029152876285628539627M2476（以上数据来源有点问题）8.2密封面形式的选型根据PN=0.6MPa<1.6MPa、介质温度120C和介质的性质，由文献【6】表16—14可知密封面型式为光滑面。垫片的设计由文献【6】表331页16-14得垫片选用耐油橡胶石棉垫片，材料为耐油橡胶石棉板（GB/T539），文献【7】表8-5可确定其结构及尺寸，见图图8—2垫片的结构8—2垫片的尺寸D°/mmd./mm/mm2850280058.3螺栓、螺母和垫圈的尺寸规格及材料本设计选用六角头螺栓（C级、GB/T5780-2000）、I型六角螺胃（C级、GB/T41-2000）平垫圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓长度L的计算：螺栓的长度由法兰的厚度（）、垫片的厚度（S）、螺胃的厚度（H）、垫圈厚度（h）、螺栓伸出长度0.3~0.5d确定。其中=96mm、S=5mm、H=30mm、h=3mm、螺栓伸出长度取0.4d=0.4x27mm螺栓的长度L为：L2SH2h0.4d=2x96+5+30+6+10.8=237.8mm取L=240mm螺栓标记：GB/T5780-2000 M24

8.4接管及其法兰选择水蒸气进口管：108>4,L=200mm,10号钢法兰：PN0.6DN100HG20592-97冷却水出口管：57沼.5L=150mm，无缝钢管法兰：PN0.6DN50HG20592-97乙酸进料管乙酸每小时体积流量为q=23.975：60习020=1.41m3/h，但所有原料液需在1/2h进完，则进料的体积流量为:qo'1.41、2=2.82m3/h设进料的速率为u=1.5m/s，则进口管料的直径为dldl章「二：.二26.32mm。圆整之后取27mm。因此采用宓2>2.5mm无缝钢管，管的一端切成45°，伸入罐内L=150mm长度。配用突面板式平焊管法兰：N0.25DN32HG20952-97乙醇进料管乙醇每小时体积流量为q=34.31、641020=1.547m3/h，但所有原料液需在1/2h进完，则进料的体积流量为:qoM1.547、2'3.09”3^设进料的速率为u=1.5m/s，则进口管料的直径为dLL^dLL^=26.99mm。圆整之后取27mm。因此采用宓2、L5mm无缝钢管，管的一端切成45°，伸入罐内L=160mm长度。配用突面板式平焊管法兰：PN0.25DN40HG20952-97水进料管

水每小时体积流量为q=33.366火8习020=0.589m3/h但所有原料液需在i/2h进完，则进料的体积流量为:qoM0.589'2。.178^^设进料的速率为u=1.5m/s，则进口管料的直径为d=*.」d=*.」「二L16"扁圆整之后取17mm。因此采用祝0x1.5mm无缝钢管，管的一端切成45°，伸入罐内L=120mm长度。配用突面板式平焊管法兰：PN0.25DN20HG20952-97硫酸进料管硫酸每小时体积流量为q=6.367X%=0.06367m3/h但所有原料液需在1/2h进完，则进料的体积流量为:q0=0.06367x2=0.012734m3/h设进料的速率为u=1.5m/s，则进口管料的直径为气"二二二2气"二二二2.扁。圆整之后取6mm。因此采用＜p10X2mm无缝钢管，管的一端切成45°，伸入罐内L=120mm长度。配用突面板式平焊管法兰：PN0.25DN10HG20952-97总物料进口总物料每小时体积流量为q=6.197m3/h但所有原料液需在1/2h进完，则进料的体积流量为:q0=6.197X2=12.394m3/h设进料的速率为u=1.5m/s，则进口管料的直径为d\d\流「二顼54.9扁圆整之后取55mm。因此采用确5X5mm无缝钢管，管的一端切成45°，伸入罐内L=200mm长度。配用突面板式平焊管法兰：PN0.25DN65HG20952-97

温度计接管：45/5L=100mm，无缝钢管法兰：PN0.25DN40HG20592-97不凝气体排出管：32沼.5L=100mm，无缝钢管法兰：PN0.6DN25HG20592-978.5人孔设计及补强计算由于釜体的内径Di=2900〉900，因此需要在釜体的封头上设置入孔，以便于安装、维修、检查釜体的内部结构，本设计选用PN0.6、DN450不锈钢A型回转盖带颈平焊法兰人孔，其结构尺寸如图4-5所示。由文献【4】表3-4-1查得其尺寸见表、材料见表。图8—3A型回转盖带颈平焊法兰人孔结构1久孔接管；2-螺母；3-螺栓；4-法兰；5■垫片；6琴柄；7茏兰盖；8■销轴；9■开口销；10■垫圈；11、12、13、14■轴耳表8—4回转盖平焊法兰进料口的尺寸公称压力(MPa)密封面形式公称直径DNdw浴DD1AB螺，栓规格数量0.6突面450480x6590550325150M20X7516LH1H2bb1b2d重量(kg)20022010228/3022262088.9补强计算釜体上封头开入孔后被削弱的金属面积A为:

AdS2SS(1㈤式中：dd.2C=480-12+2x(1+6x12.5%)=472mmS= 二(0.417x2900)/(2x170-0.5x0.417)=3.55924)[cr]-0.5Pcf—1

r[]t1AdS2SS^(1fb=472X3.559+0=1680mm2有效补强区内起补强作用的金属面积的计算8.2.封头起补强作用金属面积A的计算1ABdSS2SSS1f

1 eo eteo r式中：B=2d=2x472=944mm,B=d+2S"2S「477+2x12+2x6=513mm取两者中较大值，故B944mmSSC=12-2.25=9.75™StSC=6-1-6x2.5%=4.25mmr=1A1=(944-472)9c75=4602mm2接管起补强作用金属面积A2的计算S)f2h(SC)ftr2et2r取其中的较小值%53.22mmAS)f2h(SC)ftr2et2r取其中的较小值%53.22mm｛七J472653.22mm''中：h220mm2St= ——==(0.417x(480-12)/(2x170-0.417=0.649h2=。，C2L°A2253.22(4.250.56)0=392.8mm2焊缝起补强作用金属面积a3的计算A2K2262=18mm2判断是否需要补强的依据有效补强区内起补强作用的金属面积为:A1 A2 A3=4602+392.8+18=5012.8nm2被削弱的金属面积为：A=684mm2因为A=1711mm2<%A2A3=5012.8mm2,所以不需要补强。8.6视镜的选型视镜的选型由于釜内介质压力较低(pw=0.3MPa)本设计选用两个DN=150mm的不带颈视镜。该类视镜具有结构简单，不易结料，窥视范围大等优点，视镜的结构其结构见图-6。图8—5视镜的结构型式视镜的规定标记、标准图号、视镜的尺寸查文献【8】可确定视镜的规定标记、标准图号文献【8】表3-5-2确定其尺寸，尺寸见表8—5,视镜在封头上对称布置。标记：视镜IIPN0.6,DN150标准图号：HGJ501-86-14。表8—5视镜的尺寸压力PN(MPa)公称直径DN(mm)视镜座凸"、矜(mtn)视镜座外径(mtn)法兰内径(mtn)密封而尺寸(mm)会称直筐(mm)法■■内径(mm)密封而尺寸(mm)金称直径(mm)0.650130175114^.5176125127187312580160r203170.52U4150154217.5150100颂259221.5260200271.5200125225312276.53B250255325.4250150250-312F276.53B250255325.42502U0315363364300303.5382.63009支座选型夹套反应釜采用立式安装，采用耳式支座。标准耳式支座(JB/T4725-92)分为A型和B型两种，此设备需要保温110C时选用B型。支座数设计为4个。车间布置的基本原则车间布置设计的原则有以下几点：最大限度地满足工艺生产包括设备维修的要求；有效地利用车间建筑面积包括空间)和土地；要为车间的技术经济指标、先进合理以及节能等要求创造条件；考虑其他专业对本车间布置的要求；要考虑车间的发展和厂房的扩建；车间中所采取的劳动保护、防腐防火、防毒、防爆及安全卫生等措施是否符合要求；本车间与其他车间在总平面图上的位置合理，力求使它们之间输送管路最短，联系最方便；考虑建厂地区的气象、地质等条件；人流、物流不能交错。车间布置的要求车间布置涉及面较广，但大致可以归纳为以下几个方面：厂房建筑厂房面积力求简单化，以利用建筑定型化和施工机械化。常用形式有直线型、长方形、T型和L型。柱间距多用6宏，一般不超过12m。总跨度：多层一般＜24m单层V30n。常用厂房总跨度有6m、12m、18m、24m、30m,一般有机化工车间总跨度为2一3个柱网跨度。层高与设备的高低、安装位置有关，一般每层4m—6m,最低不低于3.2m,净空高度不得低于2.6m以上方面尽量符合建筑模数(标准化)的要求。在可能情况下尽量采用露天化和敞开式设计，这样既能节省投资，又有利于通风采光、防爆、放毒等安全需要。在不影响流程情况下，较高设备集中布置，可简化厂房立体化布置，又省投资。对于笨重设备和震动设备尽量布置底楼的地面。同类设备可尽量集中。设备穿孔必须避开主梁。厂房出入口、交通道、楼梯等都需精心安排。一般厂房大门宽度要比通过的设备宽度大0.2m以上，满载的运输设备大0.6m—1.0m，单门宽一般900mm，双门宽有1200mm、1500mm、1800mm，楼梯的坡度45—60，主楼梯45的较多。生产操作设备布置尽量和工艺流程一致，避免交叉往返送料，尽量采用位差送料，一般从高层到低层设备布置槽…反应设备f贮槽、重型设备和震动设备。设备间的垂直距离，要保证物料能顺利进出。相互有联系的设备尽量靠近，但要考虑操作、行人通道、送料及半成品堆放等空地。相同、相似设备尽可能对称、集中，以利操作管理及水、电、气等供应。主要符号一览表V——反应釜的体积 Sd——筒壁的设计厚度Sn——筒壁的名义厚度H. 反应器夹套筒体的高度Pt 水压试验压力D.——夹套的内径Q——乙酸的用量Qo——单位时间的处理量t 反应时间CA0