10萬噸年產量的乙酸乙酯釜式反應器設計摘要本篇論文主要介紹了釜式反應器機械計算等相關的設計過程。本畢業(yè)設計中，通過對該設備設計的相關國家標準和行業(yè)標準的學習，獨立地設計了釜式反應器。釜式反應器是由長徑比較小的圓筒形容器構成，常裝有機械攪拌或氣流攪拌裝置，可用于液相單相反應過程和液液相、氣液相、氣液固相等多相反應過程。設計的主要內容是：根據給出的數據參數選擇合適的結構類型，然后根據已選定的型式按照國家標準和行業(yè)標準對設備的筒體、攪拌器、攪拌功率、攪拌軸、傳動裝置等部件進行計算設計。通過對該釜式反應器的設計，進而熟悉和了解化工設備設計的一般方法和步驟，熟悉和了解化工設備相關設計規(guī)范和標準，掌握化工設備通用零部件的選用方法，培養(yǎng)綜合運用所學知識分析、解決工程實際問題的能力。關鍵詞:釜式反應器；攪拌裝置；傳動裝置目錄TOC\o"1-3"\h\u78111前言 6287931.1工藝流程 6149351.2反應器 7175811.3設計與選擇 9144132工藝計算及方案選擇 1115952.1間歇釜進料 11163712.1.2反應體積及反應時間的計算 1236962.2連續(xù)釜進料 12157402.2.1流量的計算 12308482.2.1.1乙酸乙酯的流量 12266012.2.1.2乙酸的流量 1234602.2.1.3乙醇的流量 134192.2.1.4硫酸的流量 13299882.2.2反應體積及反應時間的計算 13284002.3設計方案的選擇 14309283熱量衡算 15227453.1每摩爾各種物質在液相條件下的Cp,m值 15218733.2每摩爾各種物質在氣相條件下的Cp,m值 1721783.3每摩爾物質在80℃下的焓值 17143293.4總能量衡算 18179223.5換熱設計 1990343.6水蒸氣的用量 1979974反應釜釜體的設計 20128524.1釜體筒體直徑和高度 20241444.2釜體筒體壁厚 21324244.3釜體封頭的厚度 22298335反應釜夾套的設計 23326005.1夾套DN、PN的確定 2315455.1.1夾套的DN 23305395.1.2夾套的PN 23254675.2夾套筒體的高度 23120885.3夾套筒體的壁厚 23272745.4傳熱面積的校核 24119456反應釜釜體及夾套的壓力試驗 25191936.1釜體的水壓試驗 2569596.1.1水壓試驗壓力的確定 25239486.1.2水壓試驗的強度校核 25220596.1.3水壓試驗的操作過程 25253756.2夾套的液壓試驗 25302046.2.1水壓試驗壓力的確定 25301186.2.2水壓試驗的強度校核 26239606.2.3水壓試驗的操作過程 264827攪拌器的設計 2735367.1攪拌器的尺寸及安裝位置 2761637.2攪拌功率的計算 27260657.3攪拌軸的初步計算 2848517.3.1攪拌軸直徑的設計 28298627.3.2攪拌軸臨界轉速校核計算 28204068反應釜附件的選型及尺寸設計 29193928.1工藝接管 29181508.1.1進料管 297238.1.2出料管 3054678.1.3夾套水進出口接管 30244598.1.4溫度計管口 30157648.2墊片尺寸及材質 30265908.3開孔與補強 31279688.3.1開孔 3171818.3.2補強 31122229環(huán)境保護 33157619.1產生的污染物 33322129.2環(huán)境保護規(guī)定 33293189.3設計規(guī)劃 34235399.3.1植被覆蓋 34208169.3.2廢物排放 349589.3.3供水與排水 34324019.4.4污水凈化 34150279.4.5通風設備 351前言1.1工藝流程乙酸乙酯是一種無色具有甜味的油狀液體，具有一定的毒性，在濃度達到一定程度的時候還會出現一種刺激性氣味。由于乙酸乙酯具有羥基及碳碳雙鍵，它還可以與一部分有機溶劑互溶。乙酸乙酯在一定溫度下易燃，所以要在低溫下保存。乙酸乙酯具有極佳的溶解性和快干性，在一些工業(yè)生產中可做為極其重要的原料，也可做工業(yè)溶劑。隨著時代的發(fā)展，我國對于乙酸乙酯的需求也越來越大。如今世界上生產乙酸乙酯的方法大致有如下幾種：乙醇醋酸直接酯化法、乙醛縮合法、乙醇脫氫法、乙烯和乙酸直接加成法、催化精餾法。[1]本文采用乙醇醋酸直接酯化法，并會對乙醇醋酸酯化法的工藝流程做出分析。乙酸乙酯酯化法工藝流程最早是由提Keyes[2]出，工藝流程如圖1.1所示，等分子量的乙酸和乙醇混合液和少量催化劑濃硫酸在反應釜中接觸，進行酯化反應達到動態(tài)平衡，平衡態(tài)混合液進入第一個精餾塔，然后不斷移去難揮發(fā)水分，在塔中反應趨于完全，再由塔頂部出來的共沸物混合液通入精餾塔進行精餾，而塔底部流出的為硫酸水溶液，塔底部出來的餾出液和塔頂部出來的餾出液匯合并加上等量的水三者混合之后流入沉降槽，進行分層之后，上層送入塔進行精餾，塔底部餾出液即為成品乙酸乙酯。[3]該工藝流程最大優(yōu)點是設備簡潔，最大缺點是由于濃硫酸的存在，設備腐蝕問題嚴重，并且系統(tǒng)集成度低，能耗大。圖1.1乙酸乙酯酯化法工藝流程圖1.2反應器常用反應器的類型有很多種，這里主要介紹最為常見的6種：1管式反應器。它的結構是由長徑大的空管或者填充過的空管組合而成的，這種反應器可以進行氣相反應也可以進行液相反應。2釜式反應器。它的結構主要是一種圓筒型的形容器，在這個形容器中一般都會裝機械攪拌裝置或者一種氣流攪拌裝置，它可以進行單相反應過程，這種一般為液相，也可以進行多相反應過程，這種一般為液相和氣相或者氣相、液相和固相。而其中液相和氣相的反應過程所使用的反應器被稱為鼓泡攪拌釜;氣相、液相和固相的反應過程所使用的反應器被稱為攪拌釜式漿態(tài)反應器。3有固體顆粒層床的反應器。通過固定的固體顆粒床層的氣體或者氣體和液體進行多相反應過程，還有通過運動的固體顆粒床層去氣體或者氣體和液體進行多相反應過程，固定床反應器、流化床反應器、移動床反應器、涓流床反應器的都屬于這類反應器4塔式反應器。它是一種塔式設備，它主要進行氣相和液相或者液相和液相的反應過程。其中填充塔、板式塔、鼓泡塔等是屬于這類反應器。5噴射反應器。單相反應主要為氣相單相反應或者液相單相反應；多相反應主要為氣相和液相或者液相和液相反應，而它們的混合主要是利用噴射器進行的。6非典型前五類的反應器。比如回轉窯、曝氣池等都屬于特殊類反應器。這類由于不常用所以不做具體介紹。本文主要是設計釜式反應器，而釜式反應器又分為三大類，1間歇釜式反應器2連續(xù)釜式反應器3半間歇釜式反應器。[4]其中間歇釜式反應器簡稱為間歇釜，它的操作可以人為控制，反應物可以直接在開始的時候全部加入，然后等到反應產生的物料達到了自己所要求的就可以控制出料。它在不同操作條件和物料品種的適應性上面可以明顯地體現出它在操作上的靈活性。正是由于這種特性，所以可以做一些精細化反應比如醫(yī)藥、助劑、試劑、添加劑等。但是，它有一種極大的缺陷，反應產生的物料質量不穩(wěn)定，所以在那些對產物質量要求較高的工藝中不會采用間歇釜。間歇釜之所以具有靈活性是因為它存在一定的輔助操作即輔助操作時間，它的總操作時間就為反應時間加輔助操作時間，輔助操作時間所進行的操作主要由裝料、卸料等組成。連續(xù)釜式反應器簡稱為連續(xù)釜，這類反應器與間歇釜剛好相反，它是持續(xù)反應而且操作簡單，還具有穩(wěn)定性，所以應用于大規(guī)模地生產。在化纖、塑料、合成橡膠三大生產材料中，連續(xù)釜的數量約占此類生產中反應器總量的90%以上[5]。在連續(xù)釜中，它的圓筒內裝有攪拌器，而攪拌器在連續(xù)釜中會產生不良的影響——反混。主要就是因為攪拌器會使釜內的流體做出與主流方向相反的運動，從而使物料濃度傳遞速度變慢。為了減小反混的影響，就會應用多釜串聯(lián)法。半間歇式釜式反應器就是以上兩種反應器的綜合體，結合了以上兩種釜式反應器的優(yōu)缺點。它的反應物料既可以直接加入也可以連續(xù)加入，因此反應釜內的反應物濃度就會具有一定的差異。直接加入的物料濃度會高于連續(xù)加入的物料濃度。隨著時間的變化，物料的互相消耗，反應物料的組成也會發(fā)生變化。因此在某種特殊情況下使用半間歇釜式反應器會更加完美。釜式反應器主要是由反應器殼體、密封裝置、攪拌裝置、傳動裝置、換熱裝置。反應器殼體：大多數殼體為鋼碳材料，圓筒形殼體。它的結構一般為筒體、封頭、底、人孔、視鏡、安全裝置及各種工藝接管口等。封頭：由于反應器需要裝卸以及檢修，所以做一個頂蓋。因為形狀不同又可以分為平面型、碟形、球型、橢圓型、錐型。人孔：人孔的設計是為了檢查反應器里面的空間還可以用來安裝和拆卸設備里面的各種構件。視鏡：可以使用視鏡看到物料的反應狀況，也能看到里面的液位高度。圖1.2釜式反應器結構1.3設計與選擇設計釜式反應器可以用確定它的體積來完成。因為每種不同的釜式反應器具有不同的工作原理及反應特點，所以根據情況去選擇。對間歇釜來說，它的操作時間為輔助操作時間和生產反應時間，輔助操作時間又根據不同的操作狀況而產生變化，所以輔助操作時間不可控，那就只能確定生產反應時間。生產反應時間又與反應物料的性質有關，也就是與反應速率有關。所以間歇釜的體積是由輔助操作時間和生產反應時間確定的，輔助操作時間與人工操作有關，生產反應時間與反應速率有關所以生產反應時間可以計算。連續(xù)釜它的操作過程比較穩(wěn)定，它的反應條件為等溫、等濃度，因此它就是等反應速率，連續(xù)釜大多數都是進行液相反應過程，在反應過程中，它不需要再加入反應物，所以在反應過程中它的液體的體積基本不變，所以可以認為是在恒容條件下進行的反應，因此通過一定的運算就可以計算出反應體積。半間歇釜式反應器，它是先應物濃度高，連續(xù)加入的反應物濃度低。在另一方面，為了提高可逆反應的產率，一般都會將那些生成的物料不斷移除，從而使反應持續(xù)進行，在此之外，還有一些其他的特殊情況也是用半間歇釜。本設計采用的是半間歇釜式反應器，經過實驗證明，如果用等分子的反應物料去反應，乙酸乙酯的轉化率大約為66%，由于反應會生產水，水又和乙酸乙酯進行水解反應，因此形成了一種動態(tài)平衡，而若把其中一種反應物料投入的量變大，根據質量定律，就會使反應向乙酸乙酯移動，因此本文中反應物料乙醇過量，乙醇與乙酸比為5：1。在生成乙酸乙酯之后及時將它蒸餾出去，也會是反應向乙酸乙酯的方向移動來達到提高產率的目的。乙酸和乙醇反應生成乙酸乙酯的平衡速度是緩慢的，為了提高反應速率就可以使用升高溫度或者提高氫離子濃度等方法。經過實驗探討，如果氫離子濃度不變，只提高溫度，則反應達到平衡需要十幾個小時以上，進而發(fā)現氫離子濃度對提高反應速率起到了至關重要的作用。釜式反應器它的溫度、濃度都很好控制，它的傳質和傳熱作用也比較優(yōu)秀，因此它就比較適合乙酸與乙醇的反應，因為此反應需要提高反應溫度來使反應速率變快。又因為乙酸和乙醇的反應物濃度差異較大，還要及時蒸餾出反應生成的乙酸乙酯，因此選用半間歇釜式反應器。

2工藝計算及方案選擇乙酸與乙醇反應生成乙酸乙酯的反應可以用間歇式生產，也可以用連續(xù)式生產。因此通過計算，對兩種生產方式進行比較，選擇出更加合理的生產方式。2.1間歇釜進料2.1.1流量的計算2.1.1.1乙酸乙酯的流量反應方程式：C乙酸乙酯的相對分子質量為88，所以生產流量F1為126.26kmol/h。2.1.1.2乙酸的流量乙酸采用工業(yè)二級品（含量98%），乙酸與乙酸乙酯的物質的量比為1：1乙酸的轉化率為50%，物料損失為5%，則乙酸的進料量F2為0.1422.1.1.3乙醇的流量乙醇與乙酸的摩爾配比為5：1，則乙醇的流量F30.305×5=1356.2kmol/h2.1.1.4硫酸的流量硫酸為總物料量的1%,則硫酸的流量：W=W?0.1W=WW=FM=79454.14kg/hWF2.1.2反應體積及反應時間的計算因為乙醇：乙酸為5：1，所以此反應為對CH3COOH濃度為二級的反應，反應速率方程為：因為乙醇量遠大于乙酸，所以反應物料的密度可當作恒定的，為0.85kg/LC當乙酸轉化率X=50%時，由間歇反應釜有：t=?根據經驗選取非生產時間t′=0.5h反應體積為：V因為裝料系數為0.8，故實際體積V要求每釜體積小于5m3，則需要間歇釜22個，每釜體積4.418m2.2連續(xù)釜進料2.2.1流量的計算2.2.1.1乙酸乙酯的流量反應方程式：C乙酸乙酯的相對分子質量為88，所以生產流量F1為142kmol/h2.2.1.2乙酸的流量CH3COOH采用工業(yè)二級品（含量98%），CH3COOH與CH3COOC0.1422.2.1.3乙醇的流量乙醇與乙酸的摩爾配比為5：1，則乙醇的流量F30.305×5=1525kmol/h2.2.1.4硫酸的流量硫酸為總物料量的1%,則硫酸的流量：W=W?0.1W=WW=FM=89343.43kg/hWF2.2.2反應體積及反應時間的計算因為乙醇：乙酸為5：1，所以此反應為對CH3COOH濃度為二級的反應，反應速率方程為：因為乙醇量遠大于乙酸，所以反應物料的密度可當作恒定的，為0.85kg/LC在連續(xù)式生產中，它的段數越多，容積效率就會越高，然而段數不可能無限制地去增加，它還會受到操作和裝置費用等條件地限制。當它的段數增加到一定地步的時候，即使再增加段數它所能帶來的容積效率也是很有限的。本文中的反應可以視為對乙酸的二級反應，如果要求此反應的轉化率為90%，經過計算可以得知EV在n=1、2、3、4、5、6的時候，它的結果為0.1、0.32、0.48、0.55、0.67。從中可以看出，雖然EV仍然在持續(xù)增大，但它的增大值卻在不斷減小。因此在增加到一定程度時，再去增加段數，將會增大裝置費用，操作也會變得復雜，考慮到各種因素，一般情況下，反應器的段數基本上都不會在6段以上，在實際生產中，大多數都采取兩段或者三段。因此采用2釜串聯(lián)，11條生產線，對其中一條生產線，系統(tǒng)為定態(tài)流動，且對恒容系統(tǒng)，V0不變τ=V1V=CA0CA0?若采用兩釜等溫操作，則k1=代入解得C所以V=裝料系數為0.8.所以實際體積V=2.43/0.8=3.03m32.3設計方案的選擇經上述計算可知，間歇釜進料需要4.7m3反應釜22個，而連續(xù)性進料需要22個

3熱量衡算根據轉化率和反應物的初始質量比算出各種物質的進料和出料量，具體結果如下表：表3.1進料出料組成物質進料kmol/h出料kmol/h乙酸305152.5乙醇15251383乙酸乙酯0142水0142表3.2物料物性參數名稱密度g/(80℃)熔點/℃沸點/℃黏度/mPa.s百分含量乙酸1.04516.71180.4598%乙醇0.810?114.178.50.5298%乙酸乙酯0.894?83.677.20.2598%熱量衡算公式：Q式中Q1Q2Q3Q43.1每摩爾各種物質在液相條件下的Cp,m值對于液相物質，它的液相熱容與溫度的函數由下面這個公式計算：C表3.3液相物質的熱容參數物質AB×C×D×乙酸65.981.4690.51——乙醇?67.444218.4252?7.297261.05224乙酸乙酯155.942.3697?1.99760.4592水50.81112.12938?0.6309740.0648311由于乙醇和乙酸的沸點為78.5℃和77.2℃，所以：C=?67.4442+18.4252×=135.5820J·mo同理：乙酸乙酯的Cp,mC=155.94+2.3697×=191.1135J·mo水的Cp,mC=50.8111+2.12938×=76.111J·mo乙酸的Cp,mC=65.98+1.469×=136.565J·mo3.2每摩爾各種物質在氣相條件下的Cp,m值對于氣相物質，它的氣相熱容與溫度的函數由下面這個公式計算：C表3.4氣相物質的熱容參數物質AB×C×D×乙醇6.7318422.315286?12.116262.493482乙酸乙酯24.542753.288173?9.9263021.998997乙醇的Cp,mC=6.731842+2.315286×=74.46J·mo乙酸乙酯的Cp,mC=24.54275+3.288173×=129.13J·mo3.3每摩爾物質在80℃下的焓值每摩爾水的焓值?rHm(?2o)=Cp,m(水，l,353.15k)298353.15每摩爾乙醇的焓值?=Cp,m(C2H=135.5820×10-3×(351.65-298)+38.744+74.64×10-3×(353-351.65)=46.1KJ·mol-1每摩爾乙酸的焓值?rH=136.565×10-3×(351.65-298)=7.511KJ·mol-1每摩爾乙酸乙酯的焓值?=Cp,m(乙酸乙酯，l,350.35k)298350.35dT=191.1135×10-3×(350.35-298)+30.593+129.13×10-3×(353-350.35)=40.88KJ·mol-13.4總能量衡算Q1=nCH3COOH×?r=305×103×7.511+1525×103×46.1=72605555kJ/hQ2=142×103×(?rHm(H3=142×103×(40.88+4.19-46.1-7.511)=-1212822kJ/hQ4=142×103×?rHm(H3O)+152.5×103×?rHm(CH=142×103×4.19+152.5×103×7.511+1383×103×46.1+142×103×40.88=71301667.5kJ/h因為：Q1+Q2+Q3=Q4即：Q3=Q4-Q2-Q1=71301667.5-(-1212822)-72605555=?91065.5kJQ3.5換熱設計換熱采用夾套冷，設夾套內的冷水由25℃升到45℃，溫差為20℃.3.6水蒸氣的用量忽略熱損失，則水的用量為：Q=cT=T1+Tc=75.4J/mol·k=4.29KJ/Kg·Kmo=Q3c

4反應釜釜體的設計4.1釜體筒體直徑和高度在反應釜體積確定之后，就該確定筒體的最佳高徑比（H/Di），為了確定筒體的直徑和高度，就要考慮到以下因素：高徑比與攪拌功率之間的關系：當攪拌器轉動的速度不變，P∝Di（其中D——攪拌器直徑，P——攪拌功率），攪拌功率與通體直徑呈現出一個正比關系，減小高徑比，攪拌功率減小。當反應釜的體積不變時，高徑比與傳熱的關系也是成正比，因此，高徑比越大，傳熱效率越高。表4.1高徑比的確定通常采用經驗值表種類罐體物料類型H/Di一般攪拌釜液—固或液—液相物料1—1.3氣—液相物料1—2發(fā)酵罐類氣—液相物料1.7—2.5假定高徑比為H/Di=1.3，先忽略罐底容積Di=取標準Di=1.5m=1500mm表4.2標準橢球型封頭參數公稱直徑（mm）曲面高度（mm）直邊高度（mm）內表面積（容積（1500375402.6280.513橢圓形封頭的體積為筒體的高度：H=釜體高徑比的復核：H符合。4.2釜體筒體壁厚設計參數的確定表4.3反應器內各物質的飽和蒸汽壓物質乙酸乙醇乙酸乙酯水飽和蒸汽壓（MPa）0.080.3160.2720.143該反應釜的操作壓力必須滿足乙醇的飽和蒸汽壓所以取操作壓力P=0.4MPa，該反應器的設計壓力P該反應釜的操作溫度為80℃，設計溫度為100℃。由此選用16MnR卷制，16MnR材料在100℃時的許用應力[σ]焊縫系數的確定取焊縫系數Φ=1.0腐蝕裕量：C2=2mm；筒體的壁厚計算厚度：S=鋼板負偏差：C1=0.8mm；設計厚度：S名義厚度：Sn=Sd+C1=3.94+0.8=4.74mm；圓整：Sn=5mm；按鋼制容器的制造取壁厚Sn=6mm。4.3釜體封頭的厚度計算厚度:S=P鋼板負偏差C設計厚度S名義厚度Sn=Sd+C圓整：Sn=5mm;按鋼制容器的制造取壁厚Sn=6mm.封頭的大端與筒體采用對焊的方法進行焊接，封頭的小端與筒體采用角焊的方法進行焊接，所以要使筒體的壁厚和封頭的壁厚相同，即S

5反應釜夾套的設計5.1夾套DN、PN的確定5.1.1夾套的DN表5.1夾套直徑與筒體直徑的關系Di（mm）500?600700?18002000-30003000-40004000-5000Dj（mm）Di+50Di+100Di+200Di+300Di+400由夾套的筒體內徑與釜體筒體內徑之間的關系可知：Dj=Di+100=1500+100=1600mm5.1.2夾套的PN5.2夾套筒體的高度H圓整取H由設備設計條件得知，夾套內介質的工作壓力為常壓，取PN=0.25MPa5.3夾套筒體的壁厚計算厚度:S=P鋼板負偏差:C設計厚度S名義厚度:S圓整：S按鋼制容中DN=1700的壁厚最小不得小于8mm，所以取S封頭的厚度夾套的下封頭選標準橢球封頭，內徑與筒體（Dj。夾套的上封頭選帶折邊形的封頭，且半錐角α=45°計算厚度:S=P鋼板負偏差:C設計厚度:S名義厚度:S圓整：S按鋼制容中DN=1600的壁厚最小不得小于10mm，所以取S厚度的確定帶折邊錐形封頭的壁厚，封頭的大端與夾套筒體采用對焊的方法進行焊接，封頭的小端與夾套筒體采用角焊的方法進行焊接，所以要使夾套筒體的壁厚和封頭的壁厚相同，即S表5.2夾套反應釜的相關參數項目釜體夾套公稱直徑DN/mm15001600公稱壓力PN/MPa0.20.25高度/mm16901200筒體壁厚/mm68封頭壁厚/mm685.4傳熱面積的校核乙酸與乙醇反應生成乙酸乙酯的反應為放熱反應，反應過程中產生的熱量可以使反應不斷進行，還會使反應時的溫度不斷升高。因為為了避免溫度過高，所以需要設計一個冷凝器來進行散熱，因此可以不用進行傳熱面積校核。

6反應釜釜體及夾套的壓力試驗6.1釜體的水壓試驗6.1.1水壓試驗壓力的確定PT6.1.2水壓試驗的強度校核σT16MnR的屈服極限σ0.9σ由σ所以水壓強度足夠6.1.3水壓試驗的操作過程操作過程：首先反應釜的表面保持干燥，然后將水充滿反應釜，使釜內空氣排凈，接著升壓，緩慢升到0.55MPa,保持這個壓力時間不能少于30分鐘，最后再將壓力降至0.44PMa，在保持這個壓力一段時間后，檢查釜上的每個焊縫和鏈接的地方看是否有泄露和殘留變形。如果質量達標，把反應釜內的壓力降下去，再把水排凈，最后用壓縮空氣將反應釜吹干。如果質量不達標，則修補反應釜，在進行上述操作直至質量達標。先把水壓試驗做完并且合格之后在進行氣壓試驗。6.2夾套的液壓試驗6.2.1水壓試驗壓力的確定P所以取P6.2.2水壓試驗的強度校核σTQ235——B的屈服極限σ0.9σ由σ所以水壓強度是足夠的6.2.3水壓試驗的操作過程操作過程：首先反應釜的表面保持干燥，然后將水充滿反應釜，使釜內空氣排凈，接著升壓，緩慢升到0.35MPa,保持這個壓力時間不能少于30分鐘，最后再將壓力降至0.275PMa，在保持這個壓力一段時間后，檢查釜上的每個焊縫和鏈接的地方看是否有泄露和殘留變形。如果質量達標，把反應釜內的壓力降下去，再把水排凈，最后用壓縮空氣將反應釜吹干。如果質量不達標，則修補反應釜，在進行上述操作直至質量達標。先把水壓試驗做完并且合格之后在進行氣壓試驗。

7攪拌器的設計攪拌設備有許多種構型，做出的攪拌操作都是相同的，但是根據不同的情況，不同構型的攪拌設備功率消耗及其所需要地投資使不同的，有可能還會有很大的差別。為了使設備投資低，功率消耗也低，這就需要對不同構型的攪拌設備做出最佳選擇。根據介質和黏度的大小對各類不同構型的攪拌設備進行排序1推進式攪拌器2渦輪式攪拌器3槳式攪拌器4錨式攪拌器5螺帶式攪拌器。每種不同類型的攪拌器都具有不同的攪拌目的，推進式攪拌器適宜均相液體的混合，而且這類攪拌器循環(huán)量大，耗能也比較低。渦輪式攪拌器適宜乳濁液、懸浮液或者固體溶解，它的循環(huán)量也大，還具有剪切性。圓盤渦輪式攪拌器適宜氣體吸收，它不僅有流量大，剪切強的優(yōu)點還具有使氣體平穩(wěn)分散的特點。還有一些結晶過程，當結晶較大時使用槳式攪拌器，當結晶較小時使用渦輪式攪拌器。根據以上本反應釜選用圓盤式攪拌器。7.1攪拌器的尺寸及安裝位置葉輪直徑與反應釜的直徑比一般為0.2?0.5，一般取0.33，所以葉輪的直徑：d=0.5=葉輪距槽底的安裝高度H葉輪的葉片寬度W=0.2d=0.2×750=150mm葉輪的葉長度l=0.25d=0.25×750=187.5mm液體的深度H擋板的數目為4，垂直安裝在槽壁上并從槽壁底延申至液面上，擋板寬度WN=4.37.2攪拌功率的計算采用永田進治公式進行計算：μ=2.157×Re=dFr計算需要知道臨界雷諾數Ree，用Ree代替Re進行攪拌功率計算。Ree可以查表上湍流一層流大的轉折點得出。查表知：所以功率：P=?取P=14KW7.3攪拌軸的初步計算7.3.1攪拌軸直徑的設計電機的功率p=14KW,攪拌軸的轉速n=108r/min，根據文獻取用材料為1Cr18Ni9Ti，[τ]=40MPa，剪切彈性模量G=8.1×104MPa，許用單位扭轉角[Θ]=1°/m。得：m=9.553×利用截面法得：MTmax=m=1238（Nmm）由τ攪拌軸為實心軸，則：Wd≥57.05mm，取60mm;攪拌軸剛度的校核：由?108×剛度校核必須滿足：θd≥9.533×所以攪拌軸得直徑取d=60mm滿足條件。7.3.2攪拌軸臨界轉速校核計算由于反應釜得攪拌軸轉速n=108r/min<200r/min，故不作臨界轉速校核計算。

8反應釜附件的選型及尺寸設計8.1工藝接管反應釜上工藝接管包括進料接管、出料接管、水出口接管、溫度計管口等。8.1.1進料管反應釜中要在頂蓋設置一個進料口，進料口在下端的開口要截成45°角，開口的方向要朝向反應釜的中心，這樣就會避免沖擊釜壁。本設計反應釜使用內伸式進料管，為了減少沖擊液面產生泡沫就讓料管口進入料液，也可以使液面不會產生波動，為了防止虹吸，還要再液面以上的部分開一個小孔，直徑為5mm。乙醇進料管：v=1525×46管徑:d=4×0.024根據管子規(guī)格圓整選用?18×法蘭：PN0.25DN50HG20592?97.乙酸進料管：V=305×60管徑：d=4×0.0049根據管子規(guī)格圓整選用?25×法蘭：PN0.25DN25HG20592?97;濃硫酸進料管：V=9.12×98管徑：d=4×0.0001根據管子規(guī)格圓整選用?18×法蘭：PN0.25DN10HG20592?97;8.1.2出料管當物料在反應釜內反應完成后有兩種出料方式，一種是將物料排到高于反應釜或者與反應釜齊平的設備，這樣就會用到壓出管。另一種是將物料排放到低于反應釜的設備里，利用重力就可以輸送進去。本設計采用下出口出料。出料總質量流量：W=因密度ρ=850kg/V=2870.7有由表1?1得，因進料粘度低，選取管道中流速u=1.0m/s;則管徑d=4×0.00189根據管子規(guī)格圓整選用?57×法蘭：PN0.6DN50HG20592?97;8.1.3夾套水進出口接管夾套水進出口接管采用?108×4L=155mm的無縫鋼管，罐內的接管與下封頭內表面磨平。配用凸式平焊管法蘭，法蘭標記為：HG20593?97法蘭PL100?0.6RF0Cr18Ni10Ti.8.1.4溫度計管口溫度計接管：?45×2.5L=100mm的無縫鋼管法蘭：PN0.25DN40HG20592-978.2墊片尺寸及材質工藝接管配用的凸面板式平焊管法蘭的墊片，材料為耐油石棉橡膠板。墊片標記為：乙醇進料管：墊片PL50?0.6JB4704?2000.乙酸進料管：墊片PL80?0.6JB4704?2000.出料口接管：墊片PL120?0.6JB4704?2000.出夾套水進出口接管：墊片PL100?0.6JB4704?2000.溫度管口：墊片PL100?0.6JB4704?2000.8.3開孔與補強8.3.1開孔由于D=2600mm，因此需要在釜體的封頭上設置人孔。人孔標準按公稱壓力為0.6MPa的等級選取。該反應釜在最高工作壓力小于或等于0.6MPa的條件下工作，從人孔類型系列標準可知，公稱壓力為0.6MPa的人孔類型有很多。本設計采用旋柄快開人孔DG450。該人孔標記為：HG2151695人孔（R.A——2707）450HG21515——95如前計算所示（具體開孔情況，見精餾塔工藝條件圖）；各接管開孔面積的總和均等于1.3—1.5倍的管截面積，乙醇進料管、乙酸進料管、出口接料管、夾套水進出口接管、溫度管口開孔面積均取1.3倍的截面積。8.3.2補強為了使容器安全運行，所以要降低峰值應力，然后就需要對開孔部位補強。因為圓孔的應力集中程度最低，所以發(fā)現開孔應力集中程度和開孔的形狀具有一定的關系，本設計采用圓孔。由于人孔的筒節(jié)不是采用無縫鋼管，故不能直接選用補強標準。本設計所選用的人孔筒節(jié)內徑d=450mm，壁厚δn=20mm。故補強圈內徑D1δ取整后，人孔處的補強圈取25mm厚。當殼體開孔滿足全部條件時可不另行補強：（1）設計壓力小于或等于2.5MPa；（2）兩相鄰開孔中心的間距應不小于兩開孔直徑之和的兩倍；（3）接管公稱外徑小于或等于89mm。乙醇進料管Φ57×3.5，乙酸進料管Φ89×4，均滿足可不另行補強的條件，不進行補強。出料管Φ133×6，夾套水進出口接管Φ108×4，溫度計口管Φ108×4，開孔較大，需對其進行開孔補強。根據GB1501998規(guī)定，采用補強圈結構補強時應遵循（1）鋼材的標準抗拉強度下限值σb≤540MPa；（2）補強圈厚度小于或等于1.5δ出料管補強圈標記為：dN夾套水進出口接管、溫度計管口補強圈標記為：d

9環(huán)境保護人類為了解決目前急需解決的環(huán)境問題還有那些潛在的環(huán)境問題，還要去調節(jié)人類與環(huán)境之間的關系，除了這些再加上維持經濟社會的持續(xù)發(fā)展而采用的各種措施的總稱被稱為環(huán)境保護。我們可以從技術工程、宣傳教育、行政管理等方面還包括法律經濟上面來實施。環(huán)境保護還可以指人類自發(fā)地保護自然資源還可以控制利用，并且要保護環(huán)境不被污染和破壞；對那些已經收到污染和破壞的環(huán)境要做好綜合治理，從而使環(huán)境更加適合人類生活和工作。當今世界重點發(fā)展城市環(huán)保，自1990年起，全世界越來越注重環(huán)境問題，并且大力發(fā)展清潔生產技術，現在環(huán)保產品和服務市場已經具有一定的規(guī)模。自1970年開始，經過幾十年的發(fā)展，中國環(huán)保產業(yè)也跟上世界各國的步伐，也具有一定的規(guī)模。因為工業(yè)化的快速發(fā)展還有城市化的快速發(fā)展，促進了中國居民環(huán)境方面知識的學習與了解也，促進了環(huán)保產業(yè)的發(fā)展。在“十五”以后，我們國家加重了對大多數重污染工業(yè)治理，其中包括電力、水泥、化工、輕工等方面。隨著時代的發(fā)展，我國將會進一步去調整環(huán)保方面的產業(yè)結構，快速發(fā)展能更加充分利用資源的和不會產生或產生可忽略污染物的產品，使資源利用最大化；還有與環(huán)境有關的服務貿易活動的規(guī)模也會漸漸擴展。為了環(huán)境保護，也會對那些環(huán)境保護