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1、辽宁石油化工大学继续教育学院论文摘 要本次设计的搅拌设备是PP聚合釜，聚合釜的结构采用夹套式。内筒介质为PP、设计压力为1.5MPa；夹套内介质为导热油、设计压力为0.3MPa；主体材质为16MnR；搅拌速度为130r/min。操作时夹套内的油冷却内筒的物料。设计方法采用压力容器的常规设计方法，遵循化工设备要求，按照GB150-98钢制压力容器等技术法规执行，设计内容主要包括设计方案的选择；釜体（内筒和夹套）强度、结构的设计、校核和水压试验；搅拌装置设计与校核；传热装置设计、传动装置设计以及反应釜其他零部件设计等。聚合釜作为反应容器的一种，其应用前景广泛，尤其是在石油与化工行业中更是得到了广泛
2、的应用。本次设计的聚合釜混合性能好、能耗低、结构简单、紧凑，占用空间及作业面积较小、操作维修方便、易于使物料形成轴向流型并在彼此之间相互分散，能增大不同物相间的接触面积，大大加快传热和传质过程，能保证石油化工行业连续不间断的生产要求。关键词：反应釜；聚合釜；搅拌设备；传热装置；AbstractThe design involves the mixing equipment is naphthalene polymerization reactor, polymerization reactor structure with jacket. Naphthalene medium within t
3、he tube, the design pressure of 1.5MPa; folder comprising a medium for the oil, the design pressure is 0.3MPa; the main material for the 16MnR; stirring speed 130r/min. Operation, the oil cooling kit folder within the tube material. Pressure vessel design using conventional design methods, follow th
4、e chemical device requirement, according to GB150-98 steel pressure vessel and the implementation of technical regulations, design mainly includes design of the program of choice; kettle body (inner tube and jacket) strength, structural design, check and pressure test; agitator design and verificati
5、on; heat transfer equipment design, transmission design, and reactor design of other components.Polymerization reactor as a reaction vessel, its wide usage, especially in the oil and chemical industry is widely applied. The design of the polymerization reactor well mixed performance, low energy cons
6、umption, simple structure, compact, space and operating smaller, easy maintenance, easy to form axial flow of materials and with each other dispersed in, can increase the The contact area between phases of different materials, greatly speeding up the process of heat and mass transfer, to ensure unin
7、terrupted oil-chemical industry production requirements. Key words：Reactor; polymerization reactor; mixing equipment; heat transfer devices; 辽宁石油化工大学继续教育学院论文目 录第1章 绪论3第2章 设计方案的选择及设计参数的确定72.1 搅拌反应釜类型的选择72.2 设计参数的确定82.2.1 设计压力的确定82.2.2 设计温度的确定92.2.3 釜体材料的选择9第3章 反应釜的结构设计113.1 釜体的选型及尺寸确定113.1.1 釜体材料及结构型
8、式的选择113.1.2 釜体直径及高度计算113.1.3 釜体厚度计算133.2 封头的选型及尺寸确定143.2.1 封头材料及结构型式的选择143.2.2 封头的厚度计算16第4章 反应釜的传热装置174.1 传热装置的类型及选择174.2 传热装置的尺寸计算184.2.1 夹套直径及高度的选择184.2.2 夹套筒体厚度的计算184.2.3 夹套封头厚度的计算19第5章 反应釜的传动装置205.1 传动方式205.1.1 电机的选用205.1.2 减速机的选用215.2 传动方式的机座21第6章 反应釜的搅拌装置236.1 搅拌器的类型及选择236.2 搅拌功率的计算246.3 搅拌轴的校
9、核256.3.1 搅拌轴材料的选择256.3.2 搅拌轴的强度校核266.3.3 搅拌轴的刚度校核26第7章 反应釜的密封与其他附件287.1 反应釜的密封装置287.2 设备的支座307.3 联轴器的选用307.4 法兰的选用及校核317.5 容器的开孔与补强337.5.1 开孔补强的设计与补强结构347.5.2 开孔补强的计算37参考文献41致 谢42第1章 绪论在生产实践中，许多化工生产过程都需要反应设备，广泛应用于物料混合、溶解、传热、制备悬浮液、聚合反应和制备催化剂等生产过程。反应设备有反应釜，反应器，分解塔，聚合釜，合成塔，高压塔，变换炉，煤气发生炉等。同时本次设计的聚合釜也是搅拌
10、反应器的一种，搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之间互相分散，从而达到均匀混合，也可以加速传热和传质过程，聚合釜是常见的一种搅拌反应设备。搅拌反应设备的作用一般有如下几点：1.使物料混合均匀；2.使气体在液体中很好地分散；3.使固体颗粒（如催化剂）在液相中均匀地悬浮；4.使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化；5.加强相间传质（入吸收等）；6.强化传热（维持反应或反应产生的热量）。搅拌反应设备在工业生产中应用范围很广，尤其是石油化工中，很多的石油化工生产中都应用搅拌操作，石油化工工艺过程中的很多化学变化是以参加反应物的充分混合为前提的，对于加热、冷却、液体的萃取以及气体的吸收等物理变化过程，也
11、往往要采用搅拌操作才能得到良好的效果，减半反应设备在许多场合时作为反应器来应用的。在化工生产中，制造乙烯、丙乙烯、高压聚乙烯、聚丙烯、合成橡胶、苯胺染料等工艺过程，都采用各种型式的搅拌反应设备。其他如染料、医药、农药、油漆等行业，搅拌反应设备的应用亦很广泛。主要用于物料的混合、溶解、传热、制备悬浮液、制备催化剂等。搅拌反应器的结构常由搅拌器，罐体，夹套，搅拌轴，压出管，支座，人孔，轴封，传动装置等组成。其结构示意图如下：1-搅拌器2-罐体 3-夹套4-搅拌轴 5-压出管6-支座 7-人孔 8-轴封 9-传动装置 图1结构示意图搅拌设备设计的基本要求有：1. 安全可靠要求生产过程苛刻的操作条件决
12、定了设备必须可靠运行。为了保证其安全运行，防止事故发生，化工设备应具有足够的能力来承受使用寿命内可能遇到的各种外来载荷。要求所使用的设备具有足够的强度、韧性和刚度，以及良好的密封性和耐腐蚀性。化工设备是由不同的材料制造而成的，气安全性与材料本身的强度密切相关。在相同的设计条件下，提高材料强度无疑可以保证设备具有较高的安全性。但满足强度要求并非是选用材料的强度等级越高越好，而是要选择合适的材料。无原则地选用高强度材料，结果只会导致材料和制造成本提高以及设备抗脆断性能力降低。另外，除了保证所有零部件选用的材料具有足够的强度外，还要考虑设备各零部件的连接结构形式。因为化工设备多数是以焊接方式进行连接
13、的，其应力集中现象比较严重，存在缺陷的可能性也比较大没事设备比较薄弱的环节。所以，化工设备的设计和制造必须足够重视。由于材料、焊接和使用等房名的原因，化工设备不可避免地会产生各种各样的缺陷，如果在选材时充分考虑材料的破坏前吸收变性能量的能力水平（既材料的韧性），并注意材料强度和韧性的合理搭配，最大限度地降低化工设备对缺陷的敏感程度，对于保证设备的安全运行也是一个非常有效的措施。刚度是保证化工设备安全运行的另一个重要方面。因为，有时设备的失效不是因为强度不够，二十由于设备在不发生破坏的情况下突然丧失其原有形状，致使设备失去应有的功能。因此，失稳是化工设备常见的一种失效形式。对这一类设备的设计应该
14、确保具有足够抵抗过度变形的能力，即抗失稳能力。密封性是化工设备在正常操作条件下阻止介质泄漏的能力。根据化工生产对安全所提出的要求，如果化工设备不具备良好的密封性能，那么，易燃、易爆、有毒介质就有可能在其内部的腔体间发生泄漏或直接泄漏到周围环境，这不仅使生产及设备受到损失，污染环境，而且可能对操作人员的安全构成威胁，甚至可能引起爆炸等事故。因此，良好的密封性是化工设备安全操作的必要条件。耐蚀性也是保证化工设备安全运行的一个基本要求。特别是处理化工生产中的介质，由于他们具有不同程度的腐蚀性，一方面，可能使设备的厚度渐薄，使用寿命缩短；另一方面，还会在应力集中及两种材料或构件焊接处等区域造成更为严重
15、的腐蚀，结果引起泄漏或爆炸。为此，选择合理的耐蚀材料或采用相应的防腐措施，将会大大提高化工设备的使用寿命和安全可靠性。2. 工艺条件要求化工设备是为工艺过程服务的，其功能要求是为满足一定的生产需要提出来的。如果功能要求不能得到满足，会影响整个过程的生产效率，3. 经济合理要求在保证化工设备安全运行和满足工艺条件的前提下，要尽量做到经济合理。因为经济性是否合理是衡量化工设备优劣的一个重要指标。首先，从设计和使用方面来讲，除了实现生产操作外，要尽量使化工设备的生产效率提高，消耗最低。在相同工艺条件下，未来获得较好的效果，设备可以使用不同的结构内件，并充分利用材料性能，使用简单和易于保证质量的制造方法，减少加工量，降低制造成本。除此之外，对于一些大型化工设备，还要考虑运输、安装等方面的难易程度，最大限度地降低有关费用。4. 便于操作和维护化工设备出来要满足工艺条件和考虑经济性能外，使设备操作简单、便于维护和控制也是一个非常重要的方面。5. 环境保护要求随着工艺条件要求的提高和人们环保意识的增强，对于化工设备失效的概念有了新的认识，除通常所讲的破
