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（1）由于各种物料都是在常温(25℃)下加入，设其为基准，即Q1 = 0。 （2）在反应釜内进行的反应主要有醇解反应与酯化反应，根据经验，该反
应热相对于总热量较小，可忽略，所以，Q3=0。
（3）由工艺条件可知离开设备的物料主要为醇酸树脂（75.75t）和二甲苯（3.96t），离开温度为230℃，进入温度为25℃。
查得醇酸树脂的比热容为CP1=2.5KJ/(Kg·℃)，二甲苯的比热容为CP2=1.7KJ/(Kg·℃)
则：Q41 = CP1×m1×△t= 2.5 × 75.75×1000× (230-25 ) =3.88×107 KJ
Q42 = CP2×m2×△t= 1.7 × 3.96×1000×(230-25 ) =1.38×106 KJ
所以，Q4=Q41+Q42=4.02×107 KJ
（4）查阅资料《化工工艺设计》后，按经验设：Q5+Q6=15％Q2 。 (5) 因为：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 所以，Q2=Q4+Q5+Q6-Q1-Q3=Q4+15％Q2 即：Q2=Q4/0.85=4.73×107KJ
所以，反应釜内传递的总热量Q2=4.73×107KJ
4.2 冷却水消耗量 4.2.1 反应釜需移走的热量
由生产工艺可知，反应釜冷却水主要用于对共沸汽的冷凝回流。 查在101.3KPa 时，二甲苯的汽化潜热为324.9 KJ/Kg，比热容为1.7KJ/(Kg·℃)，沸点为139℃；水的气化潜热为2258.4KJ/Kg，比热容为
4.183KJ/(Kg·℃)，沸点为100℃，二甲苯与水的共沸点为92℃。蒸发出的二甲苯、水出冷凝器的温度为50℃。
则： Q7=324.9×3.96×1000+2258.4×3.45×1000=9.08×106 KJ
Q8=1.7×3.96×1000×(92-50)+4.183×3.45×1000×(92-50)= 1.02×106 KJ
4.2.2 兑稀釜需移走的热量
由生产工艺可知，兑稀釜的冷却水主要用于对从反应釜生产出来的醇酸树脂进行冷却。
查得醇酸树脂的比热容为2.5KJ/(Kg·℃)，由工艺条件可知△t=230-150=80℃ 则：Q9=2.51×75.75×1000×80=1.52×107 KJ
4.2.3 所需冷却水总计
所以，总热负荷Q10=Q7+Q8+Q9=9.08×106 KJ+ 1.02×106 KJ+1.52×107 KJ
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=2.53×107 KJ
所以，所需冷却水为：W(Kg)=Q÷(C×△T)= 2.53×107÷[4.183×(30-25)] =1.21×106 Kg
式中， Q10:总热负荷，KJ C：水的比热容，4.183KJ/(Kg·℃)
△T：水的始温差，℃（设水的出口温度为25℃，出口温度为30℃）
4.3电能消耗量
由生产工艺可知，本设计主要加热设备为反应釜，所以热量主要消耗在反应釜上。而热量主要由热媒提供，设其提供总热量为Q10。 而Q2=Q10-(Q7+Q8)
所以，Q10=Q2+Q7+Q8=4.73×107KJ+9.08×106 KJ+ 1.02×106 KJ=5.74×107KJ E(KW·h)=Q10/η=5.74×107KJ ÷3600÷0.9=1.77×104 KW·h 式中，Q10:总热负荷，KJ η ：电热器的效率（取0.9）
第五章 设备的选择
本设计选用专用醇酸树脂反应釜，该反应釜采用夹套式传热，以导热油进行加热，而导热油直接由电热管进行加热，其中搅拌器选用螺带式搅拌器。
5.1反应釜的设计 5.1.1 材料选择
由于在反应过程中有腐蚀性物质的加入，所以材料应选用耐腐蚀材料。对该反应器选用镍铬不锈钢，0Cr18Ni9 .钢板标准为GB4237 。在100℃下的允许用应力为114Mpa。
5.1.2 反应釜容积的计算
由生产工艺可知，该反应为间歇式反应。 间歇反应釜的反应釜容积计算公式（5-1）为：
V=(VCτ)/(24mФ) 公式（5-1）
注：V为反应釜的容积 τ：每批操作周期（τ=24h）； m：反应釜台数（m=3）；
Ф：装料系数，通常取Ф=0.7-0.8（取Ф=0.8）；
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VC：每批处理的物理量，m3； 每批处理的物料如下表5-1
表5-1 每批处理物料量
处理量/t 相对密度
甘油 12.95 1.26
苯酐 28.38 1.53
亚麻油 37.88 0.93
二甲苯 3.96 0.863
所以，VC=12.95÷1.26+28.38÷1.53+37.88÷0.93+3.96÷0.863=74.15 m3 所以，V=(VCτ)/(24mФ)=(74.15×24)÷(24×3×0.8)=30.9m3 圆整，取公称容积为32m3 的反应釜。 实际装料系数为Ф=0.77，符合要求。
根据《GB9845-88 钢制机械搅拌容器型式及主要参数》，公称容积为32 m3， 反应釜高H =4000 mm 反应釜内径D = 3000mm
根据上述计算结果，在查阅相关设备制造商的资料及生产产品类型后，决定采用常州市聚能锅炉设备有限公司的反应釜。 所选反应釜的规格如下表5-2：
表5-2 反应釜规格
规格m3 内锅直径mm 32
3000
夹套直径mm
3200
电动机功率kw
37
减速机型号 BLB 450-11-45
搅拌转速r.p.m
50-100
该反应设计压力为1.01 × 105 Pa ，设计温度为350℃ 所以容器壁厚δd =
P Di / (2[σ]t Φ-P) + C
= 1.01×3000÷（2×114×1-1.01）+ 0.8 = 14.15 mm 公式中[σ]t = 114 Mpa Φ= 1 C = 0.8 对壁厚圆整取δd =15mm
5.1.3 封头的选择
封头选取标准椭圆形封头。
根据筒体的内径和椭圆形封头标准(JB1154-73) ，材料为：16MnR ，选择封
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头的参数如下表5-3：
表5-3 封头参数
公称直径Dg/mm 3000
曲面高度h1/mm 750
直边高度h2/mm 50
厚度S/mm
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内表面积F/㎡ 10.2
容积V/m3 3.89
质量G/kg 1941.5
5.1.4 支座的选择
支座选取耳式支座A型，带垫板，垫板材料与筒体材料相同。 根据支座标准JB4725，所选支座的参数如下表5-4：
表5-4 支座参数
底板
允许载荷
容器直径
L1
高度H
b1 d1 s1 600
250
2000~4000
3000
14
480 360 26
筋板 L2 b2 d2
垫板 L3 b3 d3 E 16 720 600 16
72 36 地脚螺栓d M
适用范围
145 380 380
5.1.5 法兰的选择
法兰选择乙型平焊法兰，垫片选择非金属软垫片，石棉橡胶板，法兰材料为16MnR,螺栓材料为40MnVB，螺母材料40Mn。所选法兰参数如下表5-5：
表5-5 法兰参数
D1
D2
D3
法兰/mm D4
δ
H
δ1 a
a1 d
螺柱 规格
0．25
3000
数量
pN/MPa DN/mm D
3160 3115 3076 3056 3053 104 355 16 21 18 27 M24 84
5.1.6 接管的选择
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液体进料的进料时间定为60min 。流体流速为2m/s ，流体为丙三醇 进料体积V = m丙/ρ=12.95×103/1260=10.28 m3 体积流量VS = V/t= 10.28÷3600 = 0.003m3/s 进料管内径 d=0.044m 取标准内径为45mm。
所以进料管选公称直径为45mm的普通无缝钢管。
液体出料的出料时间定为60min，且物料为高粘流体，设流速u为1 m/s。设醇酸树脂密度为990kg/m3
则出料体积V = m /ρ=75.75×103÷990=75.52m3 体积流量VS = V/t=75.52÷3600=0.021 m3/s 进料管内径d=0.164m 取标准内径为168mm。
所以进料管选公称直径为168mm的普通无缝钢管。
5.1.7搅拌器的选择
由于被搅拌流体黏度很高，且搅拌的作用是要将物料充分混合，所以搅拌浆叶的形式选为螺带式搅拌浆。其具体设计参数如下： 搅拌浆直径d = 0.95D =0.95×3000=2850 mm； 螺距S=d ； b/d =1/10 ；
搅拌浆高度Hm = d +h=2850+800=3650mm，h为封头高度； 搅拌转速n = 10 r/min ；
搅拌器底部与反应釜底部的距离C = 0.01 d =28.50mm。
5.1.7雷诺数的计算和搅拌器功率的计算
雷诺数的计算公式(5-2)：
Re=ρnd/μ 公式（5-2）
2
式中，ρ：液体密度，kg/m3 n ：桨叶转速，r/s d ：叶轮直径，m μ ：液体黏度，Pa·s
取d=600mm，所以，ρ平均=（0.93×47.82％+1.26×11.17％+1.53×41.01％）×1000 =1213 kg/m3
查得亚麻油、甘油在25℃的黏度分别为200mPa·s、45mPa·s。
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