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1、广东省开平市星荷化工有限公司3m3 R102 解聚反应釡设计说明书项 目 名 称年处理 600 吨废涤纶聚酯制备醇酸树脂类涂料项目设 计 队 伍仙履奇缘学校五邑大学广东省开平市星荷化工有限公司1 目录 一、概述 . 21.1 反应釜构造简介 . 21.2 反应釜附件（设计略） . 31.2.1挡板. 31.2.2导流筒 . 31.3 方案说明 . 3二 、反应釜设计计算 . 42.1 反应釡釡体设计 . 42.1.1设计基本参数 . 42.1.2确定筒体和封头形式 . 42.1.3确定筒体和封头直径 . 42.1.4确定筒体高度 . 52.1.5确定夹套的直径 . 52.1.6确定夹套高度 .
2、 52.1.7传热面积计算 . 62.1.8夹套厚度计算 . 62.1.9内筒筒体厚度计算 . 62.1.10内筒封头厚度的计算 . 82.2 主要管口尺寸计算 . 82.3 搅拌器的选型 . 9三 、设计计算汇总 . 10四、参 考 文 献. 11广东省开平市星荷化工有限公司2 一、概述解聚是用废 PET生产醇酸树脂重要的单元操作之一， 我们选用了锚式搅拌反应釜设备来完成所需的操作。1.1 反应釜构造简介典型的搅拌反应釜如下图所示， 它主要是由搅拌罐、 搅拌装置和轴封三大部分组成。搅拌罐包括罐体、加热装置及附件。罐体为一个提供化学反应空间的容器。由于化学反应一般都要吸收或放出热量，因此在容器
3、的内部或外部设置加热或冷却装置，另外，在罐体上还需设置工艺接管等附件。搅拌装置包括传动装置、 搅拌轴和搅拌器。 搅拌过程通常由电动机经减速器减速后，再由联轴器连接搅拌轴来带动固定在轴上的搅拌器转动。广东省开平市星荷化工有限公司3 轴封为搅拌罐和搅拌轴直接按的动密封，其作用是使罐内介质不致泄露。搅拌反应器的机械设计包括对搅拌罐、搅拌装置和轴封装置进行合理的选型、结构设计及强度（刚度）计算。搅拌反应器是应用最广泛的一种反应设备，操作灵活方便， 适用于多种物性和多种操作条件的反应过程等优点，因而在工业生产中应用非常广泛。1.2 反应釜附件（设计略）1.2.1挡板挡板的作用是将环向流动转变为轴向流动和
4、径向流动，从而限制了流体的流型，增大被搅拌液体的流动程度，加强搅拌效果。1.2.2导流筒导流筒是一个包围着桨叶的圆筒，常用于推进式和渦流式搅拌器。 导流筒限制了流体的流动路线和流型， 它使桨叶排除的液体在导流筒内、外部形成上下的循环流动，这样可得到更到的液流速度和液体循环量，提高搅拌效果。1.3 方案说明本流程属于解聚反应， 在反应前在夹套内装满循环导热油，同时沸点加入乙二醇于搅拌罐内， 通过阀门和流量计控制其流量。 继而快速通入一段时间氮气将罐体内的空气赶走， 然后投入经粉碎、 清洗、干燥等单元操作的废PET的同时继续缓慢通入氮气， 使整个体系维持在一个一定压力下的惰性的环境中。启动装置进行
5、反应，搅拌装置能将物料搅拌均匀，近似完全混合。广东省开平市星荷化工有限公司4 二 、反应釜设计计算2.1 反应釡釡体设计2.1.1设计基本参数设计基本参数如下表2-1：表 2-1 主要技术指标表主要技术指标压力筒体0.6MP 夹套0.3MP 温度筒体190oC夹套270oC介质筒体乙二醇夹套导热油设备容积33m2.1.2确定筒体和封头形式由工艺可得知反应釡属于带搅拌的低压反应釡类型，一类低压容器。根据一般惯例，取圆柱形筒体和椭圆形封头。2.1.3确定筒体和封头直径反应物料为液固相类型，因为H/iD 为 11.3，而容器的体积为33m。经估算可得取H/iD 为 1.2 ，据文献 2 知工艺上由于
6、反应釡内的解聚反应状态无广东省开平市星荷化工有限公司5 泡沫或沸腾情况，黏度也不大，所以取装料系数=0.8 反应釡直径iD 的估算：3 3.14 VDi=32 .114.3341.47 m 将其圆整到公称直径的标准系列，则取iD =1600mm 。封头取相同的内径。2.1.4确定筒体高度当取iD =1600mm时，由文献1 的表 16-5 查得标准椭圆形封头的容积取RV =0.536m3，则筒体的高度 H可估算为：mDVVHiR96.16 .1785.0)536.03()(4，取 H值为 2000mm 验证以上估算设计： H/iD =2000/1600=1.25 ，可见估算基本符合。2.1.5
7、确定夹套的直径由文献 2 表 14 -2 得当罐体直径在700mm 1800mm 时，jD =iD +100，即取夹套直径jD =iD +100=1700mm。夹套封头也采用椭圆形，并与夹套筒体取相同直径。2.1.6确定夹套高度夹套筒体的高度估算如下：mDVVHiR i14836 .114.3)536.038. 0(44为了更好地传热，考虑夹套的装载系数，因此取iH =1600mm ，同时为使传热更加充分，使夹套到法兰的高度差设置为100mm 广东省开平市星荷化工有限公司6 2.1.7传热面积计算当反应釡的直径iD =1600mm 时，由面积公式近似估算则可以得出：传热面积F=36.9)6 .
8、16 .15 .017. 1(14.3)5. 0(2 iijDHDm22.1.8夹套厚度计算夹套筒体与内筒的环焊缝，由于检测困难，故取=0.6，从安全考虑，使在夹套上的焊缝上均取=0.6 ，而封头采用由钢板拼制的标准椭圆封头，材料均为0Cr19Ni9(GB4237钢) ，设计夹套封头的压力为0.3MP ，设计温度为 270oC，材料在 300oC的温度下的许用应力由文献2 的表 9-1 可得，用内插法可得在在270oC时材料的许用应力为t=117MP 。腐蚀裕量C=1mm。由于设计无安全泄放装置，所以由文献1 中表 14-1 可得设计压力设计为1.1 倍的工作压力。（1） 、夹套厚度计算如下：
9、mmCpPDti d77.411.13 .06 .0117216003 .01.1 221（2） 、夹套封头厚度的计算如下：mmCpPDti d77.411.13 .05 .06.0117216003.01.15 .0222圆整到钢板规格厚度和查询封头标准，若钢材负偏差=0.6 时，钢板厚度7 mm,因此取夹套与封头的厚度均为d=5mm 2.1.9内筒筒体厚度计算因为出于工艺的严格条件的考虑， 下面计算中取筒体内和封头的焊缝系数都为 0.8 （1） 、承受 0.6MP内压时筒体厚度计算：广东省开平市星荷化工有限公司7 mmCpPDti d66.611.16.08 .0117216006.01.122（2） 、承受 0.3MP外压时筒体厚度计算假设内筒厚度d=7mm 。由文献 2 中表 9-3 得 7mm 的钢板的厚度负偏差值为0.6mm ，而钢板的腐蚀裕量C2设为 1mm 。根据我国钢制压力容器GB150规定，容器的设计厚度为d=e+C2 , （e为有效厚度），则e=d-C2=7-0.6-1=5.4mm iD =1600mm 时,oD =iD +2d=1600+14=1614mm 而当iD =1600mm 时，由文献 1 中表 16-5 中查得总深度 H=h+lh =350 再由文献 1 中表 16-4 中公式/
