反应釜釜体设计

1、反应釜釜体的设计目录1 概述 22 工艺设计 22.1 釜体容积 22.2 最大工作压力 21.3 工作温度 31.4 工作介质 33 机械设计 33.1 釜体 DN、 PN 的确定 33.1.1 釜体 DN 的确定 33.1.2 釜体 PN 的确定 33.2 釜体壁厚的确定 33.2.1 筒体壁厚的设计 33.3 釜体封头的设计 33.3.1 封头的选型 33.3.2 封头的壁厚的设计 33.3.3 封头的直边尺寸、体积及重量的确定 43.4 筒体长度 H 的设计 43.4.1 筒体长度 H 的设计 43.4.2 釜体长径比 L/D i 的复核 43.5 外压筒体壁厚的设计 43.5.1 设

2、计外压的确定 43.5.2 试差法设计筒体的壁厚 43.5.3 图算法设计筒体的壁厚 53.6 外压封头壁厚的设计 53.6.1 设计外压的确定 53.6.2 封头壁厚的计算 64 总结 6参考文献 61概述反应釜釜体的作用是为物料反应提供合适的空间。釜体中的筒体基本上是圆筒，封头常采用椭圆形封头、锥形封头和平盖，以椭圆形封头应用最广。根据工艺需要，釜体上装有各种接管，以满足进料、出料、排气等要求。为对物料加热或取走反应热，常设置外夹套或内 盘管。上封头焊有凸缘法兰，用于釜体与机架的连接。操作过程中为了对反应进行控制，必 须测量反应物的问的、压力、成分及其他参数，容器上还设置有温度、压力等传感

3、器。支座 选用时应考虑釜体的大小和安装位置，小型的反应器一般用悬挂式支座，大型的用裙式支座或支承式支座。釜体结构简图（CAD）2工艺设计2.1釜体容积对于反应釜，釜体容积通常是指圆柱形筒体及下封头所包含的容积之和。根据釜体容积容积 V的性质，选定 H/Di的值，若忽略釜体低封头容积，可以认为3 HV = DjH = Dj |= H /口44丿根据规定可知：Di =1200mm又因为一般反应釜的 H/Di- 1 1.3 ,由此可得出31JIV蔦DiH蔦DfH6"36 1.76m32.2最大工作压力根据要求操作压力 pW =0.5Mpa设计压力 p =( 1.05 1.1) pW，取 p

4、 = 1.1 pW =1.1 X 0.5=0.55MPa ;亠1.14222液体静压 Pl ：0 kg m/s Qm0.0132MPa ；Pl / p = 0.0132.二 0.024 二 2.4% v 5%,可以忽略 pl ； 0.55计算压力 Pc = P + Pl = p =0.55 MPa ;因此釜体最大工作压力为0.55MPa1.3工作温度根据要求：工作温度 t=100 C1.4工作介质釜体体内的工作介质选为聚乙烯3机械设计3.1釜体DN、PN的确定3.1.1釜体DN的确定根据规定D i =1200mm由1 1314页表16-1查得釜体的DN = 1200mm3.1.2釜体PN的确定

5、因操作压力 pW = 0.5 MPa，故 PN = 0.6 MPa3.2釜体壁厚的确定3.2.1筒体壁厚的设计由公式Sd得:Sd1.1 0.5 12002 137 1.0 -1.1 0.51.0 二 3.41(mm)考虑 C1，则 Sn =Sd +G =3.66 mm，圆整 = 4mm刚度校核：不锈钢的Smin -3mm考虑筒体的加工壁厚不小于5mm，故筒体的壁厚取Sn = 5mm3.3釜体封头的设计3.3.1封头的选型由文献1】316页表16-3选釜体的封头选标准椭球型，代号EHA标准JB/T4746 2002。3.3.2封头的壁厚的设计由公式 Sd二PcDi2汀门 -0.56根据工艺参数：

6、p = 1.1 pW =0.55 MPa ； Q = p pL = p = 0.55MPa ;1.0 （双面对接焊，100%无损探伤）；C1 = 0.25mm(GB6654-96)；C2 = 1.0mm得:1 1 x 0 5 x 1200Sd1.0=3.41(mm)2 137 1.0-0.5 1.1 0.5考虑G = 0.25mm，圆整得S = 4mm根据规定，取封头壁厚与筒体壁厚一致Sn =5mm333封头的直边尺寸、体积及重量的确定根据DN =1200 mm，由文献1318页表16- 5知:直边高度=25mm 体积=0.2545 m32深度h2 =325 mm内表面积 A=1.6552 m

7、质量 m=63.5kg3.4筒体长度H的设计3.4.1筒体长度H的设计兀 2 V -VTVF，VT=V-VF, Di2H-V-VF4V -VF二 24D2i4 (1.2 -0.2545)3.14 1.22=0. 836 m圆整得H =840 mm3.4.2釜体长径比L/D i的复核H /Dj =(H 2 h2)/Di(840 2 325)/1200= 1.24H /Dj -1.24在1.0 1.3之间，满足要求。3.5外压筒体壁厚的设计3.5.1设计外压的确定由设计条件可知，夹套内介质的压力为常压，取设计外压p=0.1 MPa。3.5.2试差法设计筒体的壁厚设筒体的壁厚 Sn = 5 mm,则

8、：Se = S -C =5-1.25 = 3.75 mm,Do = Di 2Sn=1210mm,由 Lcr -1.17DoLcr =1.17 X1210 J0° = 25430.11 mmV 3.75筒体的计算长度I ,1L =H 3h2+hi=840+ ( 325-25 ) /3+25 = 965( mm)L z =965 mm v Lcr = 25430.11 mm ,该筒体为短圆筒。圆筒的临界压力为：2.5凭2Do522.59 1.9 103.75LDSe1210965 12103.75= 0.3299= 0.33（MPa）由p=皿、m=3 得：p= 0.33/3 =0.11(

9、 MPa )m因为p = 0. 1 MPa < p = 0.11 MPa ,所以假设Sn = 5mm满足稳定性要求。故筒体的壁厚Sn = 5 mm。3.5.3图算法设计筒体的壁厚设筒体的壁厚 Sn = 5mm，则 Se=Sn -C =5-1.25 = 3.75 mm, D Di 2Sn=1210mm, D0/Se =1210/3.75 =322.67。1筒体的计算长度：L ' = H h2+h13=840+300/3+25 = 965( mm)L / D。=965/1210=0.7975在文献2中图5- 5的L/Do坐标上找到 0.7975的值，由该点做水平线与对应的Do / S

10、e = 322.67线相交，沿此点再做竖直线与横坐标相交，交点的对应值为：A 0.00013。由文献2中选取图5-12，在水平坐标中找到A=1.3 X 10-4点，由该点做竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数B的值为：B -37 MPa、 E =1.93 X 10 MPa。根据p=旦 得:Do / Sep371210/3.75=0.12 ( MPa ).因为p = 0.1 MPa < p = 0.12 MPa ,所以假设Sn = 5mm合理，取封头的壁厚Sn = 5 mm。3.6外压封头壁厚的设计3.6.1设计外压的确定362封头壁厚的计算设封头的壁

11、厚Sn=5mm，则：Se = Sn - C = 5-1.25 = 3.75( mm),对于标准椭球形封头 K =0.9 , R = KDj = 0.9 X 1200=1080 ( mm), Ri/ Se =1080/3.75 = 2880.1250.125计算系数：A=R / Se288-4=4.340 X 10由文献1中图15- 7中选取，在水平坐标中找到A =4.340 X 10-4点，由该点做竖直线与对应的材料温度线相交，沿此点再做水平线与右方的纵坐标相交，得到系数B的值为值为：B 疋 53 MPa、E =1.900 X 10 MPa根据p = B 得：p =0.198 ( MPa ).R / Se288因为p = 0.1 MPa < p = 0.198 MPa，所以假设Sn = 5 mm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 = 5 mm。由在文献1318中表16-5釜体封头的结构如图1-1，封头质量：63.5 ( kg )1200图1-1釜体封头的结构与尺寸4总结本文对反应釜的釜体进行了详细的设计，包括釜体的概述、工艺设计