頁(yè)《環(huán)境工程原理》與《化工設(shè)備》課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：醋酸丁酯合成反應(yīng)釜學(xué)院：化學(xué)與化工學(xué)院專業(yè)：資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：完成時(shí)間：2010年12月二零一零年十二月前言醋酸丁酯又稱乙酸丁酯。無(wú)色、易燃、具有水果香味的液體，沸點(diǎn)126℃。通常由醋酸與丁醇直接酯化制得，主要用作溶劑，能溶解涂料、乙基纖維素、乙烯基樹(shù)脂、油類等物質(zhì)。醋酸丁酯為性能優(yōu)良的有機(jī)溶劑，被廣泛地用于造漆工業(yè)，涂料工業(yè)，用來(lái)制造硝化纖維素及其衍生物清漆以及聚氨酯清漆，及醇酸樹(shù)酯清漆和多彩涂料，也用于樟腦，礦油，油酯及合成樹(shù)酯，天然及合成橡膠乙烯等，苯乙烯等，2一甲基丙烯酸等聚合物制品。同時(shí)還用于人造革及醫(yī)藥工業(yè)和電子工業(yè)，同時(shí)大量用來(lái)制造油漆工業(yè)，稀釋劑，也用于塑料工業(yè)，香料工業(yè)，以及作為萃取劑和脫水劑應(yīng)用于各種領(lǐng)域。本品由于毒性很低，還用作酒類的調(diào)香劑，總之應(yīng)用非常廣泛。傳統(tǒng)工業(yè)合成醋酸丁酯的方法主要是以硫酸為催化劑，由醋酸和丁醇直接酯化，硫酸所起的作用是催化和脫水，這種較為成熟的工藝路線，其催化劑價(jià)格低廉，來(lái)源廣泛且能得到較理想的酯化率，但也存在許多缺點(diǎn)：設(shè)備費(fèi)用高；三廢處理難；伴隨較多的副反應(yīng)；硫酸有強(qiáng)腐蝕性且選擇性較差；生產(chǎn)效益不高等等。在研究新的酯化反應(yīng)催化劑的過(guò)程中，固體酸和分子篩的研究進(jìn)展較為明顯，一系列固體酸催化劑如絲光沸石、HY分子篩、HZSM25分子篩相繼問(wèn)世，其中沸石分子篩的研究最為活躍，它的主要優(yōu)點(diǎn)是具有極強(qiáng)的酸強(qiáng)度與適應(yīng)性，用于催化醋酸丁酯的合成成反應(yīng)。本設(shè)計(jì)采用HZSM-5分子篩，用于催化乙酸丁酯的合成反應(yīng)。醋酸丁酯的生產(chǎn)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)以及各行各業(yè)的發(fā)展有著重要的意義，也對(duì)人民生活質(zhì)量的改善和提高起著重要的作用。近些年來(lái)，由于全球范圍內(nèi)對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求日趨嚴(yán)格，人們傾向于對(duì)甲苯、二甲苯、酮類等溶劑的用量，由于醋酸丁酯是甲苯、二甲苯、酮類很好的取代品，故其應(yīng)用前景十分廣闊。目錄一、醋酸丁酯合成反應(yīng)釜設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)………………(1)1.1、設(shè)計(jì)題目……………………(1)1.2、設(shè)計(jì)條件……………………(1)1.3、設(shè)計(jì)任務(wù)……………………(1)二、設(shè)計(jì)方案…………(2)2.1選材……………(2)2.2操作條件………(2)2.3工藝流程圖……………………(2)三、反應(yīng)釜優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算……………(3)3.1流程的確定……………………(3)3.2反應(yīng)釜體積設(shè)計(jì)………………(3)3.2.1乙酸的理化性質(zhì)…………(3)3.2.2正丁醇的理化性質(zhì)………(3)3.2.3乙酸正丁酯的理化性質(zhì)…………………(4)3.3反應(yīng)常數(shù)確定…………………(4)3.4反應(yīng)時(shí)間………(4)3.5反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)…………………(6)3.6反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)壓力……………(6)3.7壁厚計(jì)算………(6)3.8壓力校核（液壓試驗(yàn)）…………(7)3.9物料衡算和熱量衡算…………(7)3.10釜體封頭的設(shè)計(jì)……………(11)3.10.1封頭的選型…………(11)3.10.2封頭的壁厚的設(shè)計(jì)…………………（11）3.11夾套選擇與尺寸……………（12）3.12流量設(shè)計(jì)……………………（13）3.12.1夾套進(jìn)氣流量設(shè)計(jì)…………………（13）3.12.2進(jìn)出料管的流量設(shè)計(jì)………………（13）3.13進(jìn)出料管口、工藝接管口與儀表接管口形式………………………（14）3.14人孔設(shè)計(jì)……………………（14）四、反應(yīng)釜附件的選型及尺寸設(shè)計(jì)……………（15）4.1釜體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)……（15）4.1.1法蘭的設(shè)計(jì)……………（15）4.1.2密封面形式的選型……（15）4.1.3墊片的設(shè)計(jì)………………（16）4.1.4螺栓、螺母和墊圈的尺寸規(guī)格…………（16）4.1.5法蘭、墊片、螺栓、螺母、墊圈的材料………………（17）五、攪拌裝置的選型與尺寸設(shè)計(jì)………（17）5.1攪拌軸直徑的初步計(jì)算……………（17）5.1.1攪拌軸直徑的設(shè)計(jì)………（17）5.1.2攪拌軸剛度的校核………（18）5.1.3攪拌抽臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算………………（18）5.2聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計(jì)…………………（18）5.3攪拌槳尺寸的設(shè)計(jì)……………（19）六、傳動(dòng)裝置的選型和尺寸計(jì)算……（21）6.1電動(dòng)機(jī)的選型…………………（21）6.2減速器的選型…………………（21）6.2.1減速器的選型…………（21）6.2.2減速機(jī)的外形安裝尺寸………………（22）6.3機(jī)架的設(shè)計(jì)…………（22）6.4底座的設(shè)計(jì)……………………（23）6.5反應(yīng)釜的軸封裝置設(shè)計(jì)………（23）6.5.1反應(yīng)釜的軸封裝置的選型……………（23）6.5.2軸封裝置的結(jié)構(gòu)及尺寸………………（23）七、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)……………（24）7.1人孔補(bǔ)強(qiáng)…………（24）7.2管開(kāi)口處補(bǔ)強(qiáng)……………………（24）課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)…………………（25）參考文獻(xiàn)…………………（26）一、醋酸丁酯合成反應(yīng)釜設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.1、設(shè)計(jì)題目醋酸丁酯合成反應(yīng)釜設(shè)計(jì)1.2、設(shè)計(jì)條件1．處理量：32000（噸/年）2．反應(yīng)溫度130（℃）3.操作條件：

①間接蒸汽加熱；②塔頂壓強(qiáng)：0.27MPa（絕對(duì)壓強(qiáng)）

③進(jìn)料狀況：兩管同時(shí)進(jìn)料，分別向反應(yīng)釜里輸入乙酸和正丁醇，兩種物料均由泵抽送至進(jìn)料口。1.3、設(shè)計(jì)任務(wù)1.設(shè)計(jì)方案的確定：包括反應(yīng)釜型的選擇及操作條件的確定等；2.畫(huà)出帶控制點(diǎn)的生產(chǎn)工藝流程圖；3.有關(guān)工藝計(jì)算：物料的衡算，能量衡算算、反應(yīng)時(shí)間，加料所需的流體輸送機(jī)械、管道的選擇。4.釜體的結(jié)構(gòu)型式（釜體形狀，上下封頭形狀，封頭與釜體的連接形式）；釜體和封頭的材料；5.釜體的直徑和高度；6.釜體壁厚設(shè)計(jì)，封頭壁厚設(shè)計(jì)，釜體壓力試驗(yàn)校核；7.反應(yīng)釜夾套型式及和釜體的連接形式；8.夾套尺寸設(shè)計(jì)；9.夾套壁厚設(shè)計(jì)及壓力試驗(yàn)校核；10.夾套進(jìn)氣管的結(jié)構(gòu)；11.釜體容器及接管等法蘭的設(shè)計(jì)，選型（材料、密封面的形式、墊片設(shè)計(jì)。螺栓螺母設(shè)計(jì)選型）；12.進(jìn)出料管口、工藝接管口與儀表接管口形式；13.人孔設(shè)計(jì)；14.開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)；15.攪拌器的選型及攪拌軸材料選擇，攪拌軸軸徑設(shè)計(jì)、剛度校核，長(zhǎng)度設(shè)計(jì)；16.反應(yīng)釜電機(jī)及減速器的選型，聯(lián)軸器的選用，支架和底座的選用；17.反應(yīng)釜的軸封選用。18.畫(huà)出釜的裝配圖（A1號(hào)圖）摘要：設(shè)計(jì)一個(gè)用于合成醋酸丁酯的反應(yīng)釜，通過(guò)對(duì)原料，產(chǎn)品的要求和物性參數(shù)的確定及對(duì)主要尺寸的計(jì)算，工藝設(shè)計(jì)和附屬設(shè)備結(jié)果選型設(shè)計(jì)，完成對(duì)醋酸丁酯合成工藝流程和主體設(shè)備設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：反應(yīng)釜、夾套、反應(yīng)釜的附屬設(shè)備二、設(shè)計(jì)方案2.1選材由于反應(yīng)物中的乙酸有較強(qiáng)的腐蝕性反應(yīng)釜選擇不銹鋼0Cr13材料（GB4237），；反應(yīng)釜為帶有攪拌軸的夾套式反應(yīng)釜，攪拌裝置為閉式彎葉渦輪式；考慮到容器的實(shí)際反應(yīng)體積，反應(yīng)釜的夾套采用整體式夾套。2.2操作條件：①間接蒸汽加熱；②塔頂壓強(qiáng)：0.27MPa（絕對(duì)壓強(qiáng)）；③進(jìn)料狀況：兩管同時(shí)進(jìn)料，分別向反應(yīng)釜里輸入乙酸和正丁醇，兩種物料均由泵抽送至進(jìn)料口。2.3工藝流程圖三、反應(yīng)釜優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算3.1流程的確定正丁醇和乙酸溶液在常溫下使用泵輸送進(jìn)入反應(yīng)釜，反應(yīng)釜采用間接蒸汽再沸器供熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入貯槽。工藝流程圖見(jiàn)圖3.2反應(yīng)釜體積設(shè)計(jì)查閱文獻(xiàn)，整理有關(guān)物性數(shù)據(jù)3.2.1乙酸的理化性質(zhì)：分子量:60.05密度：1049kg/m3凝固點(diǎn):16.7℃沸點(diǎn)：118.3℃粘度：1.22mPa.s(20℃)20℃時(shí)蒸氣壓：1.5KPa外觀及氣味：無(wú)色液體，有刺鼻的醋味。溶解性：能溶于水、乙醇、乙醚、四氯化碳及甘油等有機(jī)溶劑。材料：稀釋后對(duì)金屬有強(qiáng)烈腐蝕性，316＃和318＃不銹鋼及鋁可作良好的結(jié)構(gòu)材料。3.2.2正丁醇的理化性質(zhì)：分子量:74.12熔點(diǎn):-88.9℃沸點(diǎn)：117.25℃相對(duì)密度:809.8kg/m3蒸汽壓:35℃(蒸汽壓：0.82kPa/25℃)溶解性:微溶于水，溶于乙醇、醚多數(shù)有機(jī)溶劑穩(wěn)定性:穩(wěn)定外觀與性狀:無(wú)色透明液體，具有特殊氣味危險(xiǎn)標(biāo)記:7(易燃液體)用途:用于制取酯類、塑料增塑劑、醫(yī)藥、噴漆，以及用作溶劑燃燒熱:2673.2kJ/mol臨界溫度:287℃臨界壓力:4.9MPa0飽和蒸氣壓:0.82(25℃)閃點(diǎn):35℃(閉口)，40℃(開(kāi)口)粘度:2.95mPa.s(20℃)3.2.3乙酸正丁酯的理化性質(zhì)：分子量：116.16密度：880.7kg/m3熔點(diǎn)：-77.9℃沸點(diǎn)：126.1℃閃點(diǎn)：22（℃閉杯）折射率：1.3907（19℃）色狀：無(wú)色液體溶解情況：溶于醇、醚、醛等有機(jī)溶劑，溶于180份水。3.3反應(yīng)常數(shù)確定：故將R=8.314,T=(273.15+130）K=403.15K代入上式得出k=0.1203.4反應(yīng)時(shí)間：通過(guò)對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的調(diào)查，要使反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率盡可能高，需要使醇過(guò)量，所以就忽略價(jià)格因素，本組取醇酸摩爾比為1.2：1，求得質(zhì)量比為1.48：1。由于所設(shè)計(jì)的反應(yīng)釜設(shè)計(jì)需要攪拌，故取物料填充系數(shù)取0.75，而反應(yīng)轉(zhuǎn)化率查資料得用乙酸和正丁醇合成醋酸丁酯的反應(yīng)在130℃和以HZSM-5為催化劑的條件下轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到0.94。加完反應(yīng)物以后，反應(yīng)釜中混合物密度：=891.2g/L本組年產(chǎn)量為32000噸，故日產(chǎn)量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)所生產(chǎn)的醋酸丁酯為單位時(shí)間的原料液量為乙酸正丁醇其中為乙酸的轉(zhuǎn)化率，;C=1;所以，代入數(shù)據(jù)得t=8.93h其中指全天所有裝料、卸料及清洗等輔助操作時(shí)間，取1h。該反應(yīng)釜的填充度為0.75，所以實(shí)際體積：考慮到反應(yīng)釜實(shí)際中體積，我們用兩個(gè)反應(yīng)釜來(lái)實(shí)現(xiàn)，每個(gè)反應(yīng)釜體積約為：3.5反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)由《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》查得，一般反應(yīng)釜類中液液相反應(yīng)釜的高徑比為1~1.3，此處取1.1。查《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》附表知，筒體公稱直徑取3800mm，故通體高度H為41800mm。3.6反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)壓力：反應(yīng)釜的工作壓力為水的飽和蒸汽壓（130℃），由于在反應(yīng)釜內(nèi)的物質(zhì)中，水的沸點(diǎn)最低；查附表得在t=130℃時(shí)，飽和蒸汽壓為0.27MPa；故反應(yīng)釜設(shè)計(jì)壓力：p=1.10.27MPa=0.30MPa。3.7壁厚計(jì)算已知材料為不銹鋼0Cr13材料，查表得在設(shè)計(jì)溫度130℃下該不銹鋼材料的許用應(yīng)力為112MPa；本組設(shè)計(jì)的反應(yīng)釜采取雙面焊，故C1=0.2mm；不銹鋼的腐蝕裕量為C2=0；故圓整后，查《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》附表4得，當(dāng)釜體內(nèi)徑為3800mm時(shí)，考慮筒體的加工壁厚不小于8mm，故所設(shè)計(jì)反應(yīng)釜的名義壁厚為3.8壓力校核（液壓試驗(yàn)）：已知所用的材料為不銹鋼0Cr13材料，壓力試驗(yàn)溫度下許用應(yīng)力為119MPa，設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力為112MPa，屈服極限為120MPa。故液壓試驗(yàn)時(shí)滿足強(qiáng)度要求。3.9物料衡算和熱量衡算：已知每小時(shí)需要的生成物體積為6.80m3，乙酸正丁酯密度880.7kg/m3。則產(chǎn)物的摩爾質(zhì)量為反應(yīng)所需乙酸的質(zhì)量：反應(yīng)所需丁醇的質(zhì)量：通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)查得乙酸和丁醇的比熱容分別為2.01kJ/(kg·℃)和2.33kJ/(kg·℃)查資料得，該有機(jī)合成反應(yīng)的反應(yīng)放熱為該有機(jī)反應(yīng)放出的熱量為假設(shè)該有機(jī)合成反應(yīng)放出的熱量全部被吸收并用于提升反應(yīng)釜內(nèi)容易的溫度，故所需家套內(nèi)水蒸氣提供的能量：本組設(shè)計(jì)2個(gè)反應(yīng)釜，所以每個(gè)反應(yīng)釜需要傳熱量為反應(yīng)釜中加料完成后，混合物中：平均比熱容：kJ/(kg·℃)平均粘度：混合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量設(shè)計(jì)要求給出，反應(yīng)釜內(nèi)的液體流速u=0.5m/s查資料得，混合物的導(dǎo)熱系數(shù)為對(duì)流傳熱系數(shù)為對(duì)水蒸氣一側(cè)：夾套直徑取300mmDe=40.3=1.2m；Dc=4.4m查得公式從《環(huán)境工程原理》附表5得定性溫度下，水的物性參數(shù)如下：比熱容導(dǎo)熱系數(shù)密度黏度將上述數(shù)據(jù)代入所查公式得解得查表得0Cr13不銹鋼忽略污垢熱阻時(shí)，由得由得校核符合要求3.10釜體封頭的設(shè)計(jì)3.10.1封頭的選型本組釜體的封頭選標(biāo)準(zhǔn)橢球型（JB/T4337—95），反應(yīng)釜內(nèi)徑3800mm，查附表5得：封頭曲面高度h1為950mm，直邊高度為h2為50mm，內(nèi)表面積Fh為16.28mm2，容積Vh為7.75mm2.3.10.2考慮到裝料的因素，釜體下封頭與反應(yīng)釜體連接形式為焊接,且采用雙面焊；而釜體上封頭采用法蘭連接。封頭材料選用不銹鋼，查表得，直邊高度為為50mm時(shí)，厚度為8mm。設(shè)計(jì)參數(shù)的確定：p=1.10.27MPa=0.30MPa,＝1.0（整板沖壓）；＝2mm；＝0mm（不銹鋼），K=1.00。3.10.2封頭的壁厚的設(shè)計(jì)由公式得圓整得根據(jù)附表5得圖1-1釜體封頭的結(jié)構(gòu)與尺寸表1-1釜體封頭的尺寸3.11夾套選擇與尺寸本組所設(shè)計(jì)的反應(yīng)釜采用U型夾套，夾套與反應(yīng)釜體之間為可拆式連接，以方便檢修內(nèi)同表面及定期更換夾套。加套上設(shè)有介質(zhì)入出口，夾套中用水蒸汽作為在熱體，水蒸汽由夾套上端進(jìn)入夾套，冷凝液從夾套底部排出。夾套高度：夾套壁厚：考慮成本及壓力因素，夾套材料選取15MnVR(GB6654)鋼，查得材料在130℃時(shí)的許用應(yīng)力為183MPa。反應(yīng)釜內(nèi)徑為3800mm，查表得夾套直徑300mm。工作壓力為140℃水蒸氣飽和蒸汽壓加上大氣壓為0.46MPa，故夾套的壁厚為圓整后，取=8mm壓力實(shí)驗(yàn)校核：PT=0.46+0.1=0.56MPa故夾套在水壓試驗(yàn)時(shí)滿足強(qiáng)度要求。夾套封頭設(shè)計(jì)：夾套的下封頭選標(biāo)準(zhǔn)橢圓型，內(nèi)徑與筒體相同，代號(hào)EHA，查標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定公稱直徑為3800mm的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的最小壁厚為10mm。3.12流量設(shè)計(jì)3.12.1夾套進(jìn)氣流量設(shè)計(jì)采用水蒸氣作傳熱介質(zhì)時(shí)，若夾套進(jìn)氣管內(nèi)的氣速較高，需考慮采取防止氣體直接沖刷釜體外壁的措施。采用下圖所示的防沖擋板或側(cè)向開(kāi)孔的進(jìn)氣管，在結(jié)構(gòu)尺寸上要求氣體進(jìn)入夾套處的通氣截面積大于進(jìn)氣管的橫截面積。已知輸入水蒸氣溫度為140℃，水蒸氣輸入速度u=20m/s故進(jìn)氣管的擋板面積最小。3.12.2進(jìn)出料管的流量設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)進(jìn)出料時(shí)間均為一小時(shí)同理可得，醇的進(jìn)料口流速取5m/s時(shí)，；酯的出料口流速取5m/s，；水蒸氣的進(jìn)料流速取20m/s，3.13進(jìn)出料管口、工藝接管口與儀表接管口形式本設(shè)計(jì)進(jìn)料管都從釜頂引入，且進(jìn)料管須伸進(jìn)釜內(nèi)，防止液料沿封頭內(nèi)壁流入法蘭密封面，對(duì)密封面和釜壁產(chǎn)生局部腐蝕，進(jìn)料管下端管口成45°切口可使小流量時(shí)液流集中，以減少靜電。反應(yīng)釜的出料采用下出料。反應(yīng)釜上的接管用于介質(zhì)的輸送和測(cè)量、控制儀表的安裝，是通過(guò)設(shè)備上的管口與凸緣來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于焊接的法蘭管口，考慮安裝螺栓的方便，管口的長(zhǎng)度可按表選用。接管一般應(yīng)采用無(wú)縫鋼管，本設(shè)計(jì)可考慮使用低壓流體輸送用焊接鋼管。其伸入長(zhǎng)度應(yīng)大于或等于6mm。螺紋管口主要用來(lái)安裝溫度計(jì)、壓力表，根據(jù)安裝的要求可以制成內(nèi)螺紋或外螺紋。本設(shè)計(jì)采用能與管法蘭直接裝配的凸緣，凸緣已有標(biāo)準(zhǔn)系列，其缺點(diǎn)是雙頭螺栓在螺紋孔內(nèi)折斷后，取出比較困難。由于凸緣與管法蘭配用，聯(lián)接尺寸由選用的管法蘭確定。3.14人孔設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)應(yīng)采用不銹鋼制人孔，采用回旋蓋帶頸平焊法蘭人孔。此人孔主要由筒節(jié)、法蘭、蓋板、手柄、銷釘、人孔蓋和密封墊片組成，標(biāo)記為：HG21604—1999，查國(guó)標(biāo)得，人孔直徑d=600mm，可承受最大壓力位0.6MPa。故此人孔校核合格。四、反應(yīng)釜附件的選型及尺寸設(shè)計(jì)4.1釜體法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：法蘭的設(shè)計(jì)、密封面形式的選型、墊片設(shè)計(jì)、螺栓和螺母的設(shè)計(jì)。4.1.1法蘭的設(shè)計(jì)(1)根據(jù)＝3800mm、＝0.30，由文獻(xiàn)確定法蘭的類型為甲型平焊法蘭。標(biāo)記：法蘭RF3800-0.30JB/T4701-2002，材料為0Cr18Ni10Ti（2）法蘭的結(jié)構(gòu)和主要尺寸如圖4—1如表4—1圖4—1甲型平焊法蘭表4—1法蘭結(jié)構(gòu)尺寸公稱直徑DN/法蘭/螺栓規(guī)格數(shù)量3800393038903855384138385823M20524.1.2密封面形式的選型根據(jù)＝0.30＜1.6、介質(zhì)溫度130℃以及介質(zhì)的性質(zhì)，本設(shè)計(jì)密封面形式為光滑面。4.1.3墊片的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的墊片選用石棉橡膠墊片，材料為耐油橡膠石棉板（GB/T4704-2000），標(biāo)記為墊片3800-0.3JB/T4704-2000，結(jié)構(gòu)及尺寸見(jiàn)圖4—2。圖4-2墊片的結(jié)構(gòu)表4-2墊片的尺寸3840382024.1.4螺栓、螺母和墊圈的尺寸規(guī)格本設(shè)計(jì)選用六角頭螺栓（C級(jí)、GB/T5780-2000）、Ⅰ型六角螺母（C級(jí)、GB/T41-2000）平墊圈（100HV、GB/T95-2002）螺栓長(zhǎng)度的計(jì)算：螺栓的長(zhǎng)度由法蘭的厚度（）、墊片的厚度（）、螺母的厚度（）、墊圈厚度（）、螺栓伸出長(zhǎng)度確定。其中=58、=2、=30、=3、螺栓伸出長(zhǎng)度取。螺栓的長(zhǎng)度為：=165（）?。?70螺栓標(biāo)記：GB5782-86螺母標(biāo)記：GB/T41-86墊圈標(biāo)記：GB/T97.2-854.1.5法蘭、墊片、螺栓、螺母、墊圈的材料根據(jù)甲型平焊法蘭、工作溫度=130℃的條件，對(duì)法蘭、墊片、螺栓、螺母材料匹配表進(jìn)行選材，結(jié)果如表4—3所示。表4—3法蘭、墊片、螺栓、螺母的材料法蘭墊片螺栓螺母墊圈Q235-A耐油橡膠石棉Q255Q235-AQ195五、攪拌裝置的選型與尺寸設(shè)計(jì)5.1攪拌軸直徑的初步計(jì)算5.1.1攪拌軸直徑的設(shè)計(jì)電機(jī)的功率＝12，攪拌軸的轉(zhuǎn)速n＝100，本設(shè)計(jì)的電機(jī)取用材料為1Cr18Ni9Ti，[]＝40，剪切彈性模量＝8.1×104，許用單位扭轉(zhuǎn)角[]＝1°/m。由得：=（） 利用截面法得：=（）由得：=攪拌軸為實(shí)心軸，則：=≥66.33mm?。?7mm5.1.2攪拌軸剛度的校核由得：=0.006（）因?yàn)樽畲髥挝慌まD(zhuǎn)角max＝0.006＜[]＝1故該圓軸的剛度足夠。但考慮到攪拌軸與聯(lián)軸器配合，＝67可能需要進(jìn)一步調(diào)整。5.1.3攪拌抽臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算由于反應(yīng)釜的攪拌軸轉(zhuǎn)速=100＜200，故不作臨界轉(zhuǎn)速校核計(jì)算。5.2聯(lián)軸器的型式及尺寸的設(shè)計(jì)由于選用擺線針齒行星減速機(jī)，所以聯(lián)軸器的型式選用立式夾殼聯(lián)軸節(jié)（D型）;標(biāo)記為：40HG21570—95，結(jié)構(gòu)如圖5-1。由相關(guān)資料確定聯(lián)軸節(jié)的尺寸和零件及材料，尺寸如表5-1，零件及材料如表5-2。由于聯(lián)軸節(jié)軸孔直徑=67，故攪拌軸的直徑調(diào)整至70。5-1立式夾殼聯(lián)軸節(jié)表5-1夾殼聯(lián)軸節(jié)的尺寸軸孔直徑50螺栓數(shù)量規(guī)格118483576162207156M12δ804558516120.60.4表5-2夾殼聯(lián)軸節(jié)的零件及材料件號(hào)名稱材料件號(hào)名稱材料1左、右?jiàn)A殼ZG-1Cr18Ni9Ti(GB2100)4螺母0Cr18Ni9Ti(GB/T6170)2吊環(huán)0Cr18Ni9Ti(GB4385Ш)5螺栓A2-70(GB/T5782)3墊圈A-140(GB/T97.2)5.3攪拌槳尺寸的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用框式攪拌槳，其結(jié)構(gòu)如圖5-2所示。由于反應(yīng)釜內(nèi)盛有腐蝕性的液體，故確定不銹鋼框式攪拌槳的尺寸見(jiàn)表5-3、其零件明細(xì)表見(jiàn)表5-4。圖5-2框式攪拌槳的結(jié)構(gòu)1-槳葉；2-橫梁；3-筋板；4-連接螺栓；5-螺母；6-穿軸螺栓；7-螺母表5-3框式攪拌槳的尺寸（HG/T2123—91）螺栓螺孔螺栓螺孔δ數(shù)量數(shù)量70050M12216重量140511045-10.45不大于0.06表5-4零件明細(xì)表件號(hào)名稱數(shù)量材料件號(hào)名稱數(shù)量材料1槳葉1Q235B5帶口銷135鋼2螺栓4鋼4.8級(jí)6開(kāi)口銷2低碳鋼絲3螺母4鋼4級(jí)7筋板2Q235B扁鋼4墊圈4性能等級(jí)100HV六、傳動(dòng)裝置的選型和尺寸計(jì)算6.1電動(dòng)機(jī)的選型因?yàn)榉磻?yīng)釜里的物料具有一定的腐蝕性和易燃性，故選用隔爆型三相異步電機(jī)（防爆標(biāo)志Ⅱ）。根據(jù)電機(jī)的功率＝12、轉(zhuǎn)速＝100，本設(shè)計(jì)所選用的電機(jī)型號(hào)為：Y100。6.2減速器的選型6.2.1減速器的選型根據(jù)電機(jī)的功率＝12、攪拌軸的轉(zhuǎn)速＝100選用直聯(lián)擺線針輪減速機(jī)（JB/T2982-1994），標(biāo)記ZLD2.2—4A—23。由文獻(xiàn)【6】1218頁(yè)表9-2-35確定其安裝尺寸，直聯(lián)擺線針輪減速機(jī)的外形見(jiàn)圖6-1、安裝尺寸如表6-1。圖6-1直連擺線針輪減速機(jī)6.2.2減速機(jī)的外形安裝尺寸表6—1減速機(jī)的外形安裝尺寸L1DD2132463415796-?124526040D3D4D11123020048.514222461616.3機(jī)架的設(shè)計(jì)由于反應(yīng)釜傳來(lái)的軸向力不大，減速機(jī)輸出軸使用了帶短節(jié)的夾殼聯(lián)軸節(jié)，且反應(yīng)釜使用不帶內(nèi)置軸承的機(jī)械密封，故選用WJ型單支點(diǎn)機(jī)架（HG21566—95）。由攪拌軸的直徑＝50mm可知，機(jī)架的公稱直徑250。結(jié)構(gòu)如圖6—2所示。圖6—2WJ型無(wú)支點(diǎn)機(jī)架6.4底座的設(shè)計(jì)對(duì)于不銹鋼設(shè)備，本設(shè)計(jì)如下底座的結(jié)構(gòu)，其上部與機(jī)架的輸出端接口和軸封裝置采用可拆相聯(lián)，下部伸入釜內(nèi)，結(jié)構(gòu)與尺寸如圖6-3所示。圖6-3底座的結(jié)構(gòu)6.5反應(yīng)釜的軸封裝置設(shè)計(jì)6.5.1反應(yīng)釜的軸封裝置的選型反應(yīng)釜中應(yīng)用的軸封結(jié)構(gòu)主要有兩大類，填料箱密封和機(jī)械密封?？紤]到釜內(nèi)的物料具有易燃性和一定的腐蝕性，因此選用機(jī)械密封。根據(jù)＝0.48、＝130℃、、。本設(shè)計(jì)選用d型（雙端面小彈簧UB型）釜用機(jī)械密封，其結(jié)構(gòu)如圖6-4、主要尺寸如表6—2所示。6.5.2軸封裝置的結(jié)構(gòu)及尺寸圖6-4釜用206型機(jī)械密封結(jié)構(gòu)表6—2釜用機(jī)械密封的主要尺寸（）軸徑螺柱502452101751804.528142001903158-18M16七、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)7.1人孔補(bǔ)強(qiáng)為了降低峰值應(yīng)力，需要對(duì)結(jié)構(gòu)開(kāi)孔部位進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，以保證容器安全運(yùn)行。開(kāi)孔應(yīng)力集中的程度和開(kāi)孔的形狀有關(guān)，圓孔的應(yīng)力集中程度最低，因此本設(shè)計(jì)均采用圓孔。由于人孔的筒節(jié)不是采用無(wú)縫鋼管，故不能直接選用補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)所選用的人孔筒節(jié)內(nèi)徑d=600mm，壁厚。故補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑D1=636，外徑，補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度按下式估算：考慮到釜體與人孔筒節(jié)均有一定的壁厚富裕，故補(bǔ)強(qiáng)圈取37mm厚。7.2管開(kāi)口處補(bǔ)強(qiáng)由于進(jìn)出料接管的公稱直徑均小于89mm，故不需要補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)圈上有一小螺紋孔(M10)，焊后通入壓縮空氣，以檢查焊縫的氣密性。補(bǔ)強(qiáng)圈材料一般均與設(shè)備殼體相同，即為0Cr13材料。課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)經(jīng)過(guò)這兩周的課程設(shè)計(jì)，本次課程設(shè)計(jì)終于按時(shí)完成。本次設(shè)計(jì)能夠順利完成，和老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的熱情幫助是分不開(kāi)的。當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)遇到一些難以解決的問(wèn)題時(shí)時(shí)，同學(xué)們及時(shí)給我們指出來(lái)，幫我們開(kāi)拓了設(shè)計(jì)思路