4-反应器设计说明书

燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目反应器设计说明书反应器设计说明书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目反应器设计说明书反应器设计说明书 20172017 年年“东华科技东华科技- -陕鼓杯陕鼓杯” 第十一届全国大学生化工设计竞赛第十一届全国大学生化工设计竞赛 秦皇岛热电厂秦皇岛热电厂 烟气脱硫并烟气脱硫并资源化利用项目资源化利用项目 反应器设计说明书反应器设计说明书 团队名称：团队名称：燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 指导老师：指导老师：康建新、姜洋、何云华、王龙刚、李莹康建新、姜洋、何云华、王龙刚、李莹 团队成员：团队成员：李洁、张硕、唐政、代品一、霍天怡李洁、张硕、唐政、代品一、霍天怡 完成时间：完成时间：20172017 年年 8 8 月月 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目反应器设计说明书反应器设计说明书 前 言 本团队依据相关标准及文献，对“秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目”中 所涉及到的反应器进行了设计。 本项目初步设计说明书的编制严格参照2017 年“东华科技-三井化学杯”全国大 学生化工设计竞赛参赛指导书要求和规定。为此，团队成员本着认真负责的态度， 做了大量的资料搜集、设计计算与校核工作，同时参考最新标准、规范、数据资料、 公式、图表及图纸。审校人员反复多次校审并对个别章节进一步完善。 本设计书由张硕编写完成，李洁对本设计书内容进行了审校与完善。 本团队的设计过程离不开康建新、姜洋等老师的辛勤指导与付出。同时，本团队 得到了燕山大学肖立春老师和姜洋的指导，在此对他表示衷心的感谢。 燕山大学硫在我心团队 2017 年 8 月 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目反应器设计说明书反应器设计说明书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 目目 录录 第一章 设备设计总述.1 1.1 过程设备类别.1 1.2 过程设备设计与选型的主要内容.1 第二章 动力波湿式反应器设计.3 2.1 概述.3 2.2 脱吸过程机理及传质模型.3 2.3 动力波湿式洗涤器作用原理及结构特点.5 2.4 动力波洗涤装置的流体力学特性.6 2.4.1 负荷性能图.6 2.4.2 压降.7 2.5 动力波湿式洗涤器设计选型.8 2.5.1 空气流量的计算.8 2.5.2 液体喷射高度的计算.9 2.5.3 阻力损失的计算.10 2.6 搅拌槽反应器简介.12 2.6.1 搅拌器的选型.12 2.6.2 搅拌器的安装及组成选择.12 2.6.3 选定搅拌器的类型.14 2.6.4 搅拌槽设计选型.15 2.6.5 反应槽设计选型.22 2.6.6 泵的设计选型.23 2.6.7 反应器封头设计.26 2.6.8 反应器接管设计.26 2.6.9 反应器机械强度核算.27 2.7 动力波湿式反应器设计一览表.34 第三章 反应器设计.39 3.1 固定床反应器.39 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目反应器设计说明书反应器设计说明书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 3.2 流化床反应器.41 3.3 移动床反应器.42 3.4 各类反应器区别.43 第四章 SCR 脱硝反应器设计.44 4.1 反应器选择.44 4.2 反应机理.44 4.3 催化剂选择.45 4.3.1 贵金属催化剂.45 4.3.2 金属氧化物催化剂.46 4.3.3 分子筛催化剂.46 4.3.4 碳基催化剂.47 4.3.5 催化剂的改进.47 4.4 反应温度.48 4.5 催化剂.48 4.6 反应动力学方程.49 4.7 SCR 脱硝反应器尺寸设计.50 4.7.1SCR 脱硝反应器的设计计算.50 4.7.2 锅炉系统容量因子 CFplant：.51 4.7.3 系统容量因子 CFSNCR .51 4.7.4 锅炉系统的整个系统容量因子 CFtotal.52 4.7.5 NOX 去除率计算.52 4.7.6 烟气流动率的计算.52 4.7.7 反应器数量计算.53 4.7.8 理论氨逃逸率.53 4.7.9 理论催化剂体积计算.53 4.8 SCR 反应塔设计及强度校核.56 4.9 SCR 脱硝反应器一览表.59 第五章 二氧化硫转化反应器.61 5.1 反应器选择.61 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目反应器设计说明书反应器设计说明书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 5.2 反应机理.61 5.3 催化剂选择.62 5.4 反应动力学.62 5.5 二氧化硫转换反应器的设计计算.63 5.5.1 转化器的直径计算.63 5.5.2 转化器的高度的计算.64 5.5.3 转化器的结构设计.64 5.5.4 立柱的分布.65 5.5.5 立柱强度的校核.65 5.5.6 篦子板的结构设计.66 5.5.7 人孔的设置.67 5.5.8 底部支撑设计.67 5.5.9 反应器接管设计.67 5.5.10 转化设备保温层厚度计算.68 5.6 机械强度的计算与校核.69 5.7 二氧化硫转换反应器设计一览表.72 1 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目反应器设计说明书反应器设计说明书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 第一章第一章 设备设计总述设备设计总述 化工设备的工艺设计与选型是在物料衡算和热量衡算的基础上进行的，其 目的是决定工艺设备的类型、规格、主要尺寸和数量，为车间布置设计、施工 图设计及非工艺设计项目提供足够的设计数据。过程设备最基本的要求是满足 安全性与经济性，安全是核心，在充分保证安全的前提下尽可能做到经济。过 程设备的基本要求是能满足工艺要求。对于工艺上所要求的温度、压力、液位、 流量等都需要过程设备来实现。在满足工艺要求的同时，过程设备也必保证有 足够的强度，不会在操作过程中遭到破坏。 1.1 过程设备类别过程设备类别 化工设备从总体上分为两类，一类称定型设备或标准设备，这是由一些加 工厂成批成系列生产的设备，通俗地说，就是可以买到的现成的设备，如泵、 反应釜、换热器、大型储罐等；另一类称非定型设备或非标准设备，是指规格 和材料都是不定型的、需要专门设计的特殊设备，如小的储罐、塔器、反应器 等。 1.2 过程设备设计与选型的主要内容过程设备设计与选型的主要内容 确定单元操作所用设备的类型。这项工作应与工艺流程设计结合起来进行。 确定设备的材质。根据工艺操作条件（温度、压力、介质的性质）和对设备的 工艺要求确定符合要求的设备材质。这项工作应与设备设计专业人员共同完成。 确定设备的设计参数。设备的设计参数是由工艺流程设计、物料衡算、热量衡 算、设备的工艺计算多项工作得到的。对不同的设备，它们有不同的设计参数。 对塔设备，需要确定进出口物料的流量、组成、温度、压力、塔径与塔的材质、 填料类型与填料高度或塔板类型与塔板数等，对于精馏塔还要确定塔顶冷凝器 和塔底再沸器的热负荷、换热流体的种类等；对换热器，则需要知道热负荷、 换热面积、冷热流体的种类及流量。确定定型设备（即标准设备）的型号或牌 号以及数量。定型设备是一些加工厂成批、成系列生产的设备，即那些可以直 接向生产厂家订货或购买的现成设备。对已有标准图纸的设备，确定标准图的 2 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目反应器设计说明书反应器设计说明书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 图号和型号。随着中国化工设备标准化的推进，有些本来用于非标设备的化工 装置，已逐步走向系列化、定型化。这些设备包括换热器系列、容器系列、搪 玻璃设备系列以及圆泡罩、F1 型浮阀和浮阀塔塔盘系列等，它们已经有了国家 标准。对非标设备，向化工设备专业设计人员提出设计条件和设备草图，明确 设备的型式、材质、基本设计参数、管口、维修安装要求、支承要求及其他要 求（如防爆口、人孔、手孔、卸料口、液面计接口等） 。编制工艺设备一览表。 在初步设计阶段，根据设备工艺设计的结果，编制工艺设备一览表，可按非定 型工艺设备和定型工艺设备两类编制。初步设计阶段的工艺设备一览表作为设 计说明书的组成部分提供给有关部门进行设计审查。 3 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目反应器设计说明书反应器设计说明书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 第二章第二章 动力波湿式反应器设计动力波湿式反应器设计 化学反应是反应过程的主体，而反应装置是实现这种反应的客观环境。化 学反应过程和反应器作为化工生产流程中的中心环节，反应器的设计往往占有 重要的地位。在本项目中，磷酸二氢铵反应器选用的是新型的动力波湿式反应 器，其为非定型工艺设备，高效节能，且占地面积小，综合利用价值高。本项 目所用反应器如图 2-1： 图图 2-1 动力波湿式反应器动力波湿式反应器 2.1 概述概述 动力波湿式反应器结合动力波湿式洗涤器和搅拌槽反应器的特点，充分利 用动力波湿式洗涤器独特的洗涤方式，利用空气脱吸二氧化硫的原理，同时结 合反应釜特点，使二氧化硫和磷酸铵溶液充分分离，二氧化硫流向硫酸生产工 段，磷酸二氢铵溶液进入三效蒸发器浓缩。 2.2 脱吸过程机理及传质模型脱吸过程机理及传质模型 动力波湿式反应器用于磷酸分解亚硫酸铵，亚硫酸氢铵产生二氧化硫和磷 酸二氢铵，主要反应过程如下： 4 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目反应器设计说明书反应器设计说明书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 NH4HSO3+ H3PO4=NH4H2PO4+ SO2 + H2O (NH4)2SO3+ 2H3PO4=NH4H2PO4+ SO2 + H2O (NH4)2HPO4+ H3PO4=NH4H2PO4 由于 SO2的在空气中分压很低，液膜内 H2PO4-浓度基本保持不变，按 Danckwerts 表面更新理论，该反应可视假一级不可逆反应，以分压为推动力的 吸收速率表达式为 NA= KG(pAp*A) = KGp(A-*A)（1） 式中: KG 为气相总传质系数，kmol/(m2hkPa) ;pA 为溶质在气相主体中 的分压，kPa; p*A 为与液相主体组成浓度成平衡的气相分压，kPa。在动力波洗 涤管内取一段高度为 dh 的泡沫层来进行研究，如图 2-2 所示。 图图 2-2 微元物料衡算示意图微元物料衡算示意图 由图 2-2 可知，对此微元内溶质组分 SO2作质量衡算可得 5 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目反应器设计说明书反应器设计说明书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 式中: NA 为 SO2脱收速率，kmol/( m2h) ; a 为单位体积泡沫层中所能提 供的有效接触面积，m2/ m3;D 为动力波洗涤管直径，m; qG 为通过洗涤管的气 体流量，kmol/h。 将式( 1) 代入式(2) 中并积分，积分边界条件为: h = 0，= 2; h = H，=1。 在低分压下，AA/ ( 1 A) ，溶质组分进入液相后立即反应而被消 耗掉，*A0，同时气体流量 qG 可认为是常数。 于是得到体积总传质系数计算式： 式中: KGa 为动力波洗涤器体积总传质系数，kmol /( m3hk Pa) ; 1，2 分别为进出洗涤管的气相中溶质组分的体积分数; H 为洗涤液喷射高 度，m; p 为气相总压力，k Pa。SO2气体的脱吸效率 定义为 =1 21（4） 2.3 动力波湿式洗涤器作用原理及结构特点动力波湿式洗涤器作用原理及结构特点 动力波湿式洗涤器采用了一种独特的洗涤方式,气体自上向下高速进入洗涤 管,洗涤液通过特殊结构的喷嘴自下向上逆向喷入气流中,气液两相高速逆向对撞。 当气液两相的动量达到平衡时,形成一个高度湍动的泡沫区,气液相之间呈高速湍 流状态,接触表面积大,而且接触表面不断地更新,从而具有高效的洗涤效果。带 混合元件的动力波洗涤器是在其泡沫区下部的适当位置增设一个顺流混合元件, 使气液两相再一次进行湍流混合,起到顺流洗涤的作用。这就在一机内实现了两 级串联洗涤,使设备更紧凑,除尘效率高(通常在 99%以上),且能耗低,其阻力损失 仅为文丘里洗涤器的一半,是一种新型高效湿式洗涤器。其作用原理和结构见图 2-3 6 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目反应器设计说明书反应器设计说明书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 1.反应器反应器 2.喷嘴喷嘴 3.循环泵循环泵 图图 2-3.动力波反应装置流程示意图动力波反应装置流程示意图 2.4 动力波洗涤装置的流体力学特性动力波洗涤装置的流体力学特性 2.4.1 负荷性能图负荷性能图 动力波反应装置负荷性能图见图 2-4。由图 2-4 可知,当气、液两相流速均 较低时,处于层流区。表观上看,气液两相基本上是完全分离的,射流表面比较平 静,气相通过洗涤管相应的压降 P 也比较小。随着气速的增加,射流前端被挤压 分散,液柱表面开始波动。若气速继续增加,液柱表面波峰逐渐会被高速气流吹离,当 气速足够高时,则进入雾化区,液相被雾化成细小的液滴。而随着液速的增加,射 流会逐渐加粗,继续增加液速,射流表面的波动加剧,直至射流断裂,分散成液滴。 同时随着液速的增加,其表面积也迅速增大,对逆向运动的气相阻力也迅速增加, 从而压降也随之增大。 7 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目反应器设计说明书反应器设计说明书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 图图 2-4.动力波装置负荷性能图动力波装置负荷性能图 同时,由负荷性能图还可看出,在给定条件下,L/ G 小于 0.004 时,不会形成稳 定的驻波,这主要是因为当液相的流量太小时,无论是射流本身,还是从气流获取, 都无法得到足够的波动能量来克服液相分子间的作用力,使射流发生断裂而提供 形成波的条件。而当 L/ G 大于 0.0172 时,也难以形成理想的驻波,这是因为随着 L/ G 的增加,射流的喷射高度和驻波在洗涤管中的位置也会上升,若超过一定的 限度,其位置就可能离开洗涤管,或液相充满洗涤管,使气相只能以鼓泡方式通过 液相而失去意义,这也是我们所不期望的。同样,若气速超过 42m3/h 或小于 5m3/h,也 无法形成驻波。因为,气量太小它没有足够的能量来挤压液滴使之形成气泡,而气 速太大时,它会将射流或气泡雾化成细小的液滴,同时无法形成驻波。稳定的驻波 操作区域,应控制气液两相的流量在由 ABCDEA 所围成的负荷区域内,即气速在 5 40m3/h,并控制液气比在 0.004 L/ G 0.0172 范围内较为适宜。在实际应用 中,可正常操作的负荷区域会随着洗涤管直径与长度,以及喷嘴结构尺寸的改变而 有所变化。由图 2 还可以看出,在驻波操作范围,气相的操作弹性远比液相的大, 这是因为气相密度远比液相小,从而维持动量平衡所需要的量要比液相大。 2.4.2 压降压降 动力波反应装置的压强降,一般比空塔要大,比填料塔、板式塔要小得多,通 常只有文丘里洗涤器的一半。动力波压降数据,见图 2-5。 8 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目反应器设计说明书反应器设计说明书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 图图 2-5.动力波装置的压降特性动力波装置的压降特性 由 2-5 可以看出,随着气速的增加,压降会不断上升。当驻波形成时,压降会出 现一拐点(如图中的 A1、A2、A3),同时,压降线的斜率也会增加,所出现的位置则 会随着液相流量的增加而不断上移。这一现象是因为形成驻波后,密集的泡沫层 会将洗涤管截断,从而使压降有所增加,压降线的斜率也因此而上升。当气速继续 增加,压降线会出现第二拐点(如图 3)中的 B1、B2B3),所出现的位置也会随着液 相流量的增加而不断上移。越过第二个拐点后,压降线的斜率会有所下降。这是 因为越过第二个拐点,实际上此时的操作状态已进入雾化区,连续的液相又被 高速气流吹散,从而导致压降有所降低。研究动力波装置的压降特性,有助于 我们识别和深入研究驻波的生成条件及其影响因素。 2.5 动力波湿式洗涤器设计选型动力波湿式洗涤器设计选型 2.5.1 空气流量的计算空气流量的计算 根据动力波反应装置负荷性能图如图 2-4，图中稳定的驻波操作区域,应控 制气液两相的流量在由 ABCDEA 所围成的负荷区域内,即气速在 5 40m3/h,并 控制液气比在 0.004 L/ G 0.0172 范围内较为适宜。在实际应用中,可正常操作 的负荷区域会随着洗涤管直径与长度,以及喷嘴结构尺寸的改变而有所变化。 我们设计的动力波反应器根据上述分析结果，初步选择空气气速为 20 m3/h，气液比 L/ G 选择为 0.008. 9 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目反应器设计说明书反应器设计说明书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 故 G=L/0.008=3826/0.008=478250 m3/h 其中 L-反应器内液体为磷酸与脱硫塔吸收母液体积流量 G-空气流量 2.5.2 液体喷射高度的计算液体喷射高度的计算 确定液体喷射高度是设计动力波湿式洗涤器装置高度的主要依据。动力波 湿式洗涤器的液体喷射方式属于垂直向上的非淹没射流。查阅论文，论文中提 出了液体(水)从圆形断面喷嘴垂直向上射入大气时的喷射高度的经验计算式: He= H/(1+ H) (5) 设射流在喷嘴出口处的总水头为 H,射出后所能达到的喷射高度为 He,如图 2 所示。射流为了克服气流阻力,有一部分水头损失 H。参照管流水头损失的 公式,可写出: H= H- He= KHeV2/d02g (6) 由于装置的喷射液体不是直接射入大气中,而是与气体作高速逆向对 撞,因此上式中的 V 应为: V= Vl+ Vg(7) 因 V2L/2g=H 代入式(6)可得:V2l2g= He+ KHe/doV22g 整理后得: He=V2/(2g+ KV2/ do)=V2l2g+ V2(8) 式中 = K/ do,为一系数,由实验确定,亦可按经验式进行计算。查阅文献， 根据文献提出的经验式如下: =K/do=0.00025/(do+1000do3) (9) 由实验将上式修正为: = 0.33 V1.08l（0.000 25do+ 1 000do3）(10) 式(4)和式(6)即为动力波湿式洗涤器液体喷射高度的计算式。 由式(4)可以看出,液体的喷射高度与液体喷射速度、气相速度及喷射口直径 等有关。 将上述公式带入动力波湿式反应器设计： 空气风量 Q=G=478250 m3/h 10 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目反应器设计说明书反应器设计说明书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 洗涤管直径 D= 1.5 m 液体喷射量 Q= 3826 m3/h 喷射口直径 do= 0.15 m 喷淋口数量 n=3 气流速度 Vg=478250/3 600 3.14 1.52 = 18.81(m/s) 液体喷射速度 Vl=3826/36000.785 0.1523 = 6.69(m/s) 根据式(6)得 = 0.005 根据式(4)得 He=3.2 m 即液体的喷射高度为 3.2 m(设计中动力波洗涤器的洗涤管高度为 4.0 m)。 2.5.3 阻力损失的计算阻力损失的计算 装置的阻力损失是确定动力消耗的主要依据之一。为了正确地描述带混 合元件的动力波洗涤 器的阻力损失,将阻力分成两部分进行分析。先由进口至水槽,即冲击泡沫段 及混合元件的阻力,用 P表示。其次由水槽至出口管,即液滴分离器的阻力, 用 P表示。因此,带混合元件的动力波洗涤器的阻力损失可简单地表示为: P=P+P(11) 先测定无洗涤水条件下的气流阻力,得出: P= 0.27gVg2/2 (12) P= 1.19gVg2/2 (13) 在喷入洗涤水后,气流的阻力也随之增加。由于水槽至出口管这一段气流中 仅夹带着极少量 的液沫,因此其阻力损失为纯气流时的 1.4 倍,即: P= 1.67gVg2/2 (14) 11 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目反应器设计说明书反应器设计说明书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 而 P由于洗涤水的喷入并与气流冲击形成湍流混合区,使阻力损失明显 上升。通过查阅文献分析,得知 P与气流速度、液体喷射速度以及液气比有 关,可近似地表示为: P= 0.23(Ql/ Qg)0.7 Vl0.8 Vg2.2 (15) 将上述公式带入动力波湿式反应器设计： 空气风量 Q=G=478250 m3/h 洗涤管直径 D= 1.5 m 液体喷射量 Q= 3826 m3/h 喷射口直径 do= 0.15 m 喷淋口数量 n=3 气流速度 Vg=478250/3 600 3.14 1.52 = 18.81(m/s) 液体喷射速度 Vl=3826/36000.785 0.1523 = 6.69(m/s) 由式(11)得 Pl= 567 Pa 由式(10)得 P= 144 Pa 则该动力波洗涤器的阻力损失为: P=P+P= 567+ 144= 711(Pa) 符号说明 do喷射口直径,m D洗涤管直径,m g 9.81 m/s2 H射流在喷嘴出口处的总水头,m He液体喷射高度,m P动力波湿式洗涤器的阻力损失,Pa P动力波湿式洗涤器的冲击泡沫段及混合元件的阻力损失,Pa P动力波湿式洗涤器的液滴分离段的阻力损失,Pa 12 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目反应器设计说明书反应器设计说明书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 P、P无洗涤水及无混合元件条件下的冲击泡沫段及液 滴分离段的阻失,Pa Ql液体喷射量,L/h Qg气体流量,m3/h Vg气体在进口冲击管及出口管中的流速,m/s Vl液体喷射速度,m/s 系数 g气体密度,kg/m3 2.6 搅拌槽反应器简介搅拌槽反应器简介 2.6.1 搅拌器的选型搅拌器的选型 搅拌器主要类型有：桨式，开启涡轮式，圆盘涡轮式，推进式，框式，螺 带式，三叶后掠式等。搅拌器的选用应满足下列要求：保证物料的混合均匀， 功率消耗最少，所需费用最低，操作方便，易于制造和维修。 由于本设计是低黏度的液体混合，是难度最小的一种搅拌过程，主要目的 是在给定的时间内达到或接近均相混合的要求。其主要控制因素是容积循环速 率。由于三叶推荐式的循环强且消耗动力少，循环容易，所以是最适用的。而 涡轮式虽有高的剪切力，但对于这种混合过程并没太大的必要，所以若用在大 容量液体混合时就不合理。桨式的因其结构简单，在小量液体混合中广泛的应 用，但用在大量液体混合时，其循环能力就不足。 透平式是化工厂中运用最为广泛的搅拌器,能有效的完成几乎所有的搅拌操 作并能处理粘度范围较广的液体,他们在差生径向液流时特别有效,但亦同时引起 轴向液流,尤其在槽壁上有挡板之时.对混合密度大致相同的液体,他们的效力极 为显著,此外,它们的造价也比多数其他形式的搅拌器低. 结合这次设计的各种条件选择是的六个平片的透平式搅拌器. 13 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目反应器设计说明书反应器设计说明书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 2.6.2 搅拌器的安装及组成选择搅拌器的安装及组成选择 1搅拌器上端可用机械密封，易维护、检修、寿命长。搅拌器的安装高度 要有利于底部出料，使出料口处得到充分的搅动，使输料管路畅通。 2.组成 搅拌罐由搅拌罐体、搅拌罐盖、搅拌器、支承、传动装置、轴封装置等组成， 还可根据工艺要求配置加热装置或冷却装置。 搅拌罐体、搅拌罐盖、搅拌器、轴封等选用材料可根据不同的工艺要求选 用碳钢或不锈钢等材料来制作。 搅拌罐体与搅拌罐盖可采用法兰密封联结或焊接联结。搅拌罐体与搅拌罐 盖可根据工艺要求开进料、出料、观察、测温、测压、蒸汽分馏、安全放空等 工艺管孔。 搅拌罐盖上部配置有传动装置（电机或减速器） ，由传动轴驱动搅拌罐内的 搅拌器. 轴封装置可采用机封或填料、迷宫密封等多种形式(根据用户需要确定)。 3电动机的选型 电机功率选用应满足搅拌器运动转功率与转动系统，轴封系统功率损失的 要求，还要考虑到有时在搅拌操作中会出现不利的条件导致功率过大。 搅拌转动装置常配用 4 极或 6 极电动机,8 极电动机比较少用,2 极电动机几 乎不用。通常，减速机有多种速比可选择，配用 4 极或 6 极电动机有可能获得 相近的搅拌转速。当电动机功率相同时，4 极电动机比 6 极电动机便宜，质量 轻，但所要求的减速机的减速比较大，减速机可能比较贵。所以我们选用 6 极 的电动机。 4减速机的选型 减速机的选择是根据反应釜搅拌传动所需的电机功率，搅拌轴转速（即减 速机输出轴转速） ，然后再根据其他具体条件综合考虑，确定适用的减速机。其 中反应釜为立式安装，采用耳式反应。由于设备需要保温，反应釜直接支撑在 楼板上，所以选 B 型，选四个支座。由于反应釜的直径为 2020mm，大于 900mm 所以需要开设入孔。便于安装，拆卸，清洗和检修设备内部的装置。选 用圆形入孔的机器制造方便。圆孔的大小及位置以进出设备方便；搅拌器的尺 14 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目反应器设计说明书反应器设计说明书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 寸，以方便搅拌器轴及搅拌器能通过的入孔放入罐体内。 5 密封装置的选择 用垂直于轴的平面来密封转轴的机械密封装置。与填料密封相比，机械密 封是一种功耗小，泄漏率低，密封性能可靠，使用寿命长的转轴密封形式。机 械密封装置主要由动环、静环、弹簧加荷装置和辅助密封圈等四部分组成。 6 物料进口安置 出料管的结构设计主要考虑物料是否易于放出且能放尽，阻力小，不易赌 塞，温应力等因素。我们设计的出料口在反应釜的下端，便于物料排净，不用 设置出料泵。另外，出料口设置温度测量点，以便控制物料的冷却温度。 7夹套进出口安置 冷却液进口管安置在反应釜两侧，使液体从底部进入，高端流出，从而避 免气泡的产生，使传热介质能充满整个夹套空间。 8 泵的选择 泵的选型的重要依据是：工艺装置生产中，要求泵输送的介质流量 Q；要 求额定流量不小于装置的最大流量，或取正常流量的 1.11.5 倍；进口压力和出 口压力；进口介质温度；操作状态为连续操作或间歇操作；装置汽蚀余量。根 据本设计的均相料液和冷却用水的粘度、要求的流量、估算的扬程和连续操作 的要求，我们选用离心泵，料液泵型号选 IS80-65-125，冷却水型号选 IS-65-50- 160。 由于预防操作过程中出现意外，所以，离心泵应一开一备。 9 支座的选择 立式安装的反应釜最常用的支座为耳式支座。标准耳式支座为（JB/T4725- 92） 。分为 A 型和 B 型两种。当设备需要保温或直接支承载楼板上时选 B 型， 否则选择 A 型。但本次设计反应器直径过大，所以本次设计选用群座。 10 管子的选择 化工厂中介质的流体运动，绝大多数是湍流。当输送流体的流量一定时， 管径的大小直接影响经济效果。管径小，介质流速大，管路压力降大，从而增 加了流体输送机械（泵或压缩机）的动力操作费用;反之，增大管径，虽然动力 费用减少，但管路建造费用却增加。管径的大小，依据化工运行中介质可能出 15 秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目秦皇岛热电厂烟气脱硫并资源化利用项目反应器设计说明书反应器设计说明书 燕山大学硫在我心团队燕山大学硫在我心团队 现的最大流量，介质的推荐流速和允