夹套反应釜设计ppt

作者:58彩票发布日期:2020-08-07 09:21

  (2)管法兰的密封面形式 管法兰的密封面形式有突面密封面、凹凸密封面、榫槽密封 面等。密封面的形式可根据法兰的公称压力和公称直径,由 表进行确定。 (3)垫片的设计 非金属垫片 缠绕式垫片 * 垫片类型的确定与容器法兰垫片相同,类型确定后由公称 压力PN、接管公称直径DN查管法兰垫片的标准设计出尺 寸。管法兰非金属软垫片的结构与容器法兰非金属软垫片相 似、尺寸查管法兰非金属软垫片的标准。 金属包垫片 金属垫片 * 九、管口结构 (1)进料管口 进料管一般都从釜顶引入,液相进料管须伸进釜内,防止液 料沿封头内壁流入法兰密封面,对密封面和釜壁产生局部腐 蚀。 液相进料管下端管口成45°切口,可使小流量时液流集中。 进料管结构 * (2)出料管口 反应釜的出料有上出料和下出料两种方式。当需要将釜内液 料输送到较高位置的 设备中去或釜内液料 有强腐蚀性或毒性而 又无匹配的泵时,可 利用压缩空气或氮气 将液料经压料管从上 部压出,这就是上出 料,压料管的结构见 图。为减小因搅拌而 引起的压料管晃动,可用管卡或挡板将其固定。 上出料管的结构 * 下出料即在釜底中央开设一个卸料管口,适用于需将釜内物料放入另一个较低位置的设备。管口与夹套处的结构如图 。 (a) (b) (c) 下出料管的结构 * (3)工艺接管口与仪表接管口 反应釜上的接管用于介质的输送和测量、控制仪表的安装, 是通过设备上的管口与凸缘来实现的。管口与凸缘的结构如 图。 管口与凸缘的结构 * * 十、人孔(或固体物料进口)的设计 人孔已有标准系列,常用的人孔标准有碳素钢、低合金钢 人孔(HG21514~21535-95)和不锈钢制人孔等。 设计人孔时,根据设备的公称直径DN、公称压力PN、设计温度、材质、介质及使用用要求等条件,由人孔标准确定人孔的结构、各零件名称、材质及尺寸。 人孔(或固体物料进口) 管法兰 接管 筒体(或封头) 垫片 封头 手柄 DN * 十一、视 镜 视镜主要用来观察设备内物料及其反应情况,也可以作为液 面指示镜。 常用的视镜有视镜、带颈视镜和压力容器视镜(分别有带颈与不带颈两种)几种. 选择视镜时,应优先选用不带颈视镜,因为该视镜结构简单,不易结料,窥视范围大;当视镜需要斜装或设备直径较小时,采用带颈视镜;压力容器视镜用于公称压力较大的场合(大于0.6 MPa)。 视 镜 * 十二、反应釜的搅拌装置 (1)搅拌器的型式 搅拌器的作用是推动静止的液料运动,维持搅拌过程所需的流体流动状态,以达到搅拌的目的。 搅拌器的主要部件是桨叶,因此桨叶的几何形状、尺寸、数量及转速对搅拌器的功能和搅拌效果有重要影响。常见的搅拌器型式如图所示。 搅拌器的尺寸按标准HG/T2123—91中规范的主要参数确定。搅拌器的型式的选择可参考搅拌器选用表。 * 布鲁马金式 齿片式 平直叶圆盘涡轮 锚 式 框 式 螺带式 螺杆式 折叶开启涡轮 推进式 弯叶圆盘涡轮 桨 式 弯叶开启涡轮 * (2)搅拌轴直径的设计 ①搅拌轴的强度计算 反应釜的搅拌轴承受扭转和弯曲(或拉伸)的联合作用,其 中以扭转作用为主。在设计圆轴直径时,假定轴发生纯扭转 变形,用强度条件进行初步计算。然后用增加安全系数,降 低材料的许用应力以弥补由于忽略弯曲等作用所引起的误差。 若圆轴传递的功率为 、转速为 则圆轴受到的外力偶矩为: (N mm) 搅拌轴产生的最大扭矩 由强度条件 得: * 在静载荷作用下,钢材的 与其 有如下关系: 考虑到搅拌轴除受扭转作用外,还受到弯曲等的作用,因此 值常取的更低一些。几种常用轴材料的 按下表选用。 * ②搅拌轴的刚度校核 搅拌轴在运转过程中不能产生过大的扭转变形,否则会引起 振动,造成轴封失效。因此要将轴的扭转变形限制在一定的 许可范围内,为此,需要对搅拌轴进行刚度校核。过程如 下: 1)由 计算出最大单位长度的扭转角 2)将 与许用单位长度的扭转角 进行比较,若 ≤ , 则刚度足够;反之,则刚度不够,搅拌轴直径需要重新设 计,直至满足刚度条件为止。 * (3)搅拌轴长度的设计 搅拌轴的长度 近似由釜外长度 、釜内未浸入液体的长度 、浸入液体的长度 三部分构成。即: 其中 ( —机架高; M—减速机输出轴长度) ( —釜体筒体的长度; —封头深度; Hi — 液体的装填高度) 液体装填高度Hi 的确定: 釜体筒体的装填高度: 式中 —操作容积 液体的总装填高度: 搅拌桨的搅拌效果和搅拌效率与其在釜体的位置和液柱高度 有关。搅拌桨浸入液体内的最佳深度为: 浸入液体搅拌轴长度的确定: * 当 时为最佳装填高度;当 < 时,需要设置两层 搅拌桨。 < 十三、反应釜的传动装置 带搅拌器的反应釜,需要电动机和传动装置来驱动搅拌器转 Hi 2Hi/3 2Hi/3 Hi * 传动装置一般安放在釜体的顶部。通常采用立式布置。如图 所示。电动机的转速较高,通过减速机可将转速降至工艺要 求的搅拌转速,再通过联轴器带动搅拌轴转动。 (1)电动机的选用 反应釜传动装置上的电动机选用问题, 主要是确定电动机的系列、功率、转 速、安装方式及防爆要求等几项内容。 ①电动机的系列 反应釜常用的电动机系列有: Y(异步电动机)、YB(隔爆型异步 电动机)、YX(改进型异步电动机) 等几种,其特点和使用范围可查阅有 关手册。一般异步电动机的同步转速 反应釜的传动装置 电动机 减速机 联轴器 机 架 搅拌轴 * 按电动机的极数分成几档,如3000、1500、1000、700 及600 等,其中1500 的电动机价格较低,供应较 普遍,应用最广泛。 ②电动机的功率 电动机的功率必须满足搅拌器的运转功率、传动装置及轴封 装置因摩擦而损耗的功率等要求,还要考虑在操作过程中可 能出现不利条件造成功率过大的因素。 电动机的功率可按下式确定: —电动机功率; —搅拌器功率; —轴封装置的摩擦 损失; —传动装置的机械效率 * 轴封装置因摩擦而造成的功率损失与其结构有关,填料密封 的功率损失约为搅拌器功率的10%,机械密封的功率损失一 般为填料密封的10~15%。传动装置的机械效率也与其结构 有关,一般为0.7~0.98。 (2)电动机的安装型式 电动机的安装一般有如图所示的几种型式,选用时可根据所 选的减速机和机架对电动机安装位置的安排确定。 电动机的安装型式 (a)B3型 (b)B5型 (c)B35型 (d)V1型 (e)V15型 * 你们好 * 立式带夹套的反应釜设计 带有搅拌装置的釜式反应器是化工、医药、染料、涂料等 行业生产中常用的典型设备 反应釜通常由釜体、传热、 搅拌、传动、密封等装置及 有关附件组成。 搅拌轴 夹 套 釜 体 机 架 减速器 电动机 密封装置 搅拌桨 温度计 * 釜体是物料进行反应的空间,由筒体及上、下封头组成。 传热装置是为了提供化学反应所需的热量或带走反应生成 的热量。除了图中所用的夹套传热外,还有蛇管形式的传 热装置。 搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成,其作用是迅速均匀地混合物料,强化传质传热过程,从而加快反应速率。 为使搅拌器能够以一定的转速转动,需要设置与之配套的由电动机和减速机等组成的传动装置。反应釜上除了 有设备法兰、管法兰等静密封结构外,还有保证转轴密封 的动密封装置。 附件 * 根据工艺设计所确定的操作容积、 工作压力、工作温度、介质情况、传热面积、搅拌形式、转速和功率、以及管口尺寸和方位等工艺条件,选择各零部件的材料,确定反应釜釜体、夹套的结构型式和尺寸; 通过强度、刚度和稳定性计算确定反应釜壳体、夹套壳体 的壁厚和搅拌抽直径,并根据有关的标准对搅拌器、传动 装置、密封装置和各种附件进行选型; 绘出所需的装配图与必要的零部件图。 立式带夹套的反应釜设计内容 * 一、釜体的结构型式 反应釜的釜体由圆筒形壳体、上封头和下封头组成。封 头型式多为椭球形,但对于含有固体颗粒或粘度较大物 料的釜体,其下封头常采用便于出料的锥型封头。 筒体与下封头一般采用焊接。上封头与筒体的连接方式由 釜体的直径确定。当釜体直径 Di<800时,人在釜内的活动空间较小,故一般采用法兰联接。当釜体直径 Di >800时,封头与筒体也可焊接。 内件的装拆可通过封头上的人孔进入釜内来完成,有时为方便装拆和检修,既用法兰来连接封头和筒体,又在封头上开设人孔。 * (1)筒体的直径和高度 反应釜的外形尺寸如图所示。 D i D j H H j 反应釜的外形 * ①筒体直径 的确定 立式反应釜釜体的容积通常是指圆柱形筒体和下封头包含 的容积,即: 将釜体视为圆柱形筒体,初步估算釜体的内径 ,取 将选定的 值代入上式,可初步估算出釜体的内径。 考虑到釜体的内径应符合压力容器公称直径的标准。 ②筒体的长度 的确定 筒体的长度 可由下式确定 * 二、釜体壁厚的设计 (1)内压筒体壁厚的设计 ①设计参数的确定 根据设备设计条件单中提供的 有关技术特性参数和要求,确定设计参数。 设计压力 :无安全装置取 =1.1 ;装安全阀取 =(1.05~1.1) ;装爆破膜取 ; 计算压力 : , <5%,可以忽略 ; 设计温度 : 取操作介质的最高温度; 焊缝系数 : 根据筒体纵向焊缝的结构和无损探伤的要求 壁厚附加量 : =0.25mm; 取值见有关文献 * ②筒体壁厚的设计 碳钢、低合金制筒体壁厚的设计采用试差法; 高合金制筒体的壁厚由壁厚计算公式确定。 ③筒体的强度校核 (2)内压封头壁厚的设计 ①封头的选型 釜体的上下封头一般采用椭球型或碟型,且尽可能选用标准封头。当釜内有固体物料或物料粘度较大,下封头可选用锥形封头,以便卸料。 * ②设计参数的确定 见筒体设计参数的确定。 ③封头壁厚的计算 设计方法与内压筒体壁厚的设计方法相同。 当封头壁厚小于筒体壁厚时,将封头的壁厚调整至与筒体的 壁厚一致;当封头壁厚大于筒体壁厚时,将封头的直边部分 进行加工,以便等壁厚焊接和降低边缘应力。 三、外压釜体壁厚的设计 当夹套内介质的工作压力高于釜内压力时,被夹套包覆的釜 体为外压容器,为防止釜体发生失稳,需要对其进行稳定性 计算。 * (1)外压圆筒壁厚的计算------简化公式设计法 ①设计外压的确定 根据设计条件单中釜体和夹套内介质的工作压力,确定设计 外压 。 ②圆筒壁厚的计算 假设圆筒的壁厚为 ,由 = – C、 分别计算 出 、 由公式 计算出临界长度 值 由 或 计算出筒体的计算长度 将 与 进行比较,若 > ,筒体为长圆筒; 若 < ,筒体为短圆筒 * 长圆筒临界压力: 短圆筒临界压力: 由 计算出[ p] ,对于圆筒m=3。 将p与[ p ]进行比较,若p ≤ [ p] ,则假设 合理;反之不合 理,重新设计,直至满足p ≤ [ p]为止。 (2)图算法 外压圆筒所需的壁厚可利用教材中外压容器设计一章中的图 10-15~10-20进行计算,过程如下: 假设圆筒的壁厚为 ,由 、 ,分别计算 出 、 L L * 在图10-15的 坐标中找到 的值,将此点沿水平方向 右移与对应的 / 线。过此交点向下作垂直线与水平轴相交,找到 交点的系数A值。 根据圆筒的材料选用图10-16~图10-20,在图的下方找到系数A值,若A在曲线的右侧,在此点作一垂直线与对应的材料设计温度线相交,交点水平对应的值即为系数B。圆筒的许用外压 按下式计算: 若A在曲线的左侧,圆筒的许用外压[ p]按下式计算: * 将p与[ p]进行比较,若p ≤ [ p] ,则假设 合理;反之不合 理,需要重新设计 ,直至满足p ≤ [ p]为止。 (3)外压封头壁厚的设计 ①设计外压的确定 封头的设计外压与筒体相同。 ②封头壁厚的计算 设封头的壁厚为 ,令 = – C ,根据封头的形式确定当 量半径 ,计算出 / 。用A=0.125 计算出系数A值。 根据圆筒的材料选用图10-51~图10-20,在图的下方找到系数A值,若A在曲线的右侧,在此点作一垂直线与对应的材料设计温度线相交,交点水平对应的值即为B系数。圆筒的许用外压[p]按下式计算: * 若A在曲线的左侧,圆筒的许用外压[p]按下式计算: 将p与[ p]进行比较,若p ≤ [ p] ,则假设 合理;反之不合 理,需要重新设计 ,直至满足p ≤ [ p]为止。 当按内压容器设计出的釜体壁厚与按外压容器的设计的釜体 壁厚不同时,取两者中的较大者。如上封头不包在夹套中,则不受外压作用,只按内压计算,但常取与下封头相同的壁 厚。 四、釜体的压力试验 压力试验的目的是检验釜体的宏观强度(是否有异常变形)和致密性(有无泄漏)。是化工设备出厂时必须进行的工序。 * 五、反应釜夹套的设计 (1)夹套的结构型式 H H H H Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 夹套的结构型式 H * R30 R30 采用夹套传热时,为防止热量散失,需要在夹套外设置保温 层。夹套的型式根据工艺设计要求和反应釜的具体结构进行 选择,如要求上封头与筒体采用可拆性联结,则不能选用图 中的Ⅳ型。图中的Ⅱ型应用最为广泛。其结构型式如下图。 Ⅱ型夹套的结构 D i D j >150-200 D j D i S h 45° 不锈钢 碳 钢 碳 钢 D j D i S 45° 不锈钢 * (2)夹套的尺寸 夹套壁与釜体壁间构成一个供传热介质流动的空间,夹套的 内径 一般可按下表确定。 夹套的内径 与筒体内径 之间的关系 采用导热油加热时。夹套内径常取 +300,以增大夹套和釜 体的间隙,减小流动阻力。 夹套高度 主要取决于传热面积的要求,但一般还应不低于 釜内的料液高度以保持传热均匀。因此, 可如下估算: /mm 500—600 700—1800 2000—3000 /mm +50 +100 +200 * 将估算出的 稍加固整后再校核传热面积 ,即是否满足: 其中 为釜体下封头的内表面积, 为夹套包覆部分筒体的 内表面积, 为工艺所需的传热面积。 在确定夹套高度时,还要考虑两个因素(1)当反应釜筒体与 上封头用法兰连接时,夹套上边缘与法兰下表面的间距应不 小于150—200mm ,以便装拆联接法兰的螺栓和螺母。(2)当 反应釜采用悬挂式支座时,要避免因夹套顶部的位置而影响 支座的焊接地位。夹套的顶部和底部开有供传热介质进出的 管口。加热蒸汽要从上端进入夹套,冷凝水从下端排出。如 用液体进行加热或冷却侧必须下进上出,以保证传热液体充 满夹套。 * 为了尽量排去夹套中的空气或其它不凝性气体,还常在夹套 顶部另设排气管口,其直径不小于DN 10。 夹套封头的型式与釜体下封头相同。 (3)夹套圆筒壁厚的计算 夹套圆筒壁厚的计算参见釜体内压筒体壁厚的设计。 (4)夹套封头壁厚的设计 夹套封头壁厚的设计参见釜体内压封头壁厚的设计。 (5)夹套的压力试验 参见釜体的压力试验。注意:做夹套的压力试验时,先做 釜体的压力试验,待釜体合格后,才焊上夹套做压力试验。 * (1)夹套进气(汽)管的结构 采用气(汽)体作传热介质时,若夹套进气(汽)管内的气 速较高,需考虑采取防止气体直接冲刷釜体外壁的措施。采 用下图所示的防冲挡板或 侧向开孔的进气管。 用液体作传热介质时,为了 提高传热效果,在釜体外壁上 焊接螺旋形导流板有利于 提高液体流速、增大传热 夹套进气(汽)管的结构 六、传热装置的设计 * 流板系用扁钢沿筒体圆周方向螺旋绕制而成、且导流板与夹 套内壁的间隙越小越好。 夹套内螺旋形导流板的结构 D i D j h h 0-3 D j D i h 0-3 δ δ * h (2)釜内蛇管的结构 当工艺所需的传热面积较大,夹套的传热面积不能满足要 求,或釜内衬里为导热性差的材料时,可采用蛇管传热。蛇 管一般用管子盘旋成圆柱弹簧状,故亦称盘管,其结构如图 所示。 蛇管的进出口最好尽量设置在同一端,这样可只与一个端盖相连接而装拆方便。但蒸汽加热时要上进下出,以利冷却水的排出、减少振动。有时出于工艺或结构需要。也可将进出口安排在筒体上。 蛇管结构 D1 * 常见的蛇管进出口结构见下图。 (a) (b) (c) (d) (e) 蛇管进出口结构 * 七、釜体容器法兰的联接结构 法兰联接结构由一对法兰、一个垫片、若干个螺栓和螺母构 成。 其设计内容包括:法兰的设计、密封面形式的选型、垫片设计、螺栓和螺母的设计等。 * (1)法兰的设计 容器法兰有甲型平焊法兰(JB/T4701—2000)、乙型平焊法 兰(JB/T 4702—2000)、长颈法兰(JB/T 4703—2000)三 种,设计时首先由法兰的公称压力PN、公称直径DN由教材 中的压力容器法兰分类及参数表确定确定其型式,然后根据 法兰型式及其PN 、 DN ,由对应的容器法兰标准设计出法 兰的结构和尺寸。 (2)密封面的形式 容器法兰的密封面形式有平面密封面、凹凸密封面、榫槽密 封面、环密封面。密封面的形式可根据操作介质、法兰的公 称压力PN 、工作温度由教材中的压力容器法兰垫片选用表 确定。 * (3)垫片的设计 根据材质的不同,垫片分为非金属垫片、组合式垫片和金属 垫片三种,垫片的形式可根据操作介质、法兰的公称压力 PN 、工作温度、法兰 的型式由压力容器法 兰垫片选用表确定。 垫片的尺寸由法兰的 公称压力、公称直径 根据垫片的标准确定。 压力容器法兰非金属软垫片的结构见图、尺寸查压力容器法兰非金属软垫片的标准。 (4)螺栓、螺母的设计 螺栓、螺母的规格和数量由法兰的结构和尺寸确定 压力容器法兰非金属软垫片 Do D i δ * 八、管法兰的联接结构 (1) 钢制管法兰的设计 管法兰是压力容器及设备与管道联接的标准件、通用件。 将操作介质的工作压力 圆整至符 合规定的公称压力PN ,即管法兰的 公称压力,根据接管的DN 和管法兰 的公称压力PN ,由管法兰 标准确定法兰的类型。 *

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