第四章 主体设备氨化合成釜设计[23]
4.1 体积估算
氨化釜中的投料量
氯化铵 15286.91kg 乌洛托品 1758kg 水 21290.96kg 氨 5258.45kg 各物质相对密度 氯化铵 1.58g/cm 乌洛托品 1.27g/cm 水 1g/cm 氨 0.77g/cm
3 3
33
V=15286.96÷1.58+1758÷1.27+21290.96÷1 =32350.47L
初步设计20套合成釜，则每釜体积V=32350.47÷20=1617.52L，每釜按使用60%的容量（受醇析容量和生产时间限制），即装料系数η=0.6.
则合成釜的体积为 32350.47÷0.6=2695.87L 取整为3000L
4.2 确定筒体和封头形式
从工作压力、温度以及设备工艺性质，可以看出它属于带搅拌的低压反应类型，根据惯例选择椭圆形封头和圆柱形筒体
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4.3 确定筒体和封头直径
设备要求容积3m，查表 H/Di为1-1.3，现取1.2，装料系数η=0.6。反应器直径估算：
D=33
4?V4?3?3?1.47
??H/Di??1.23
圆整至公称直径标准系列，取Di=1400㎜，封头取相同的内径，由GB/T4337-95查得[15]： 封头曲面高度h1=350㎜，直边高度h2=40㎜，Fb=2.29㎡，Vb=0.421 m
4.4 确定筒体高度
由H=
V?Vb ?H=1.676 D2?4取筒体高度H为1.6m，于是H/Di=1.14
4.5 确定夹套的直径
Dj=Di+100=1400+100=1500㎜，夹套也采用椭圆形，并与夹套筒体取相同直径。
4.6 确定夹套的高度
夹套筒体高度估算如下：
Hi?取Hi为1100㎜。
?V?VbV
4.7 计算传热面积
当D=1400㎜时，Fb=2.29㎡
F= Fb +πDHi=2.29+3.14×1.4×1.1=7.12㎡
4.8 计算夹套筒体，封头厚度
夹套筒体与内筒的环焊缝，因无法探伤检查，从安全计夹套上所有焊缝均取?=0.6，封头采用由钢板拼制的标准椭圆形封头，材料均为A钢。
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夹套厚度计算如下：
?d?pDi1.1?0.2?1400=+0.6+2=2.28+0.6+2=4.88㎜ ?c?c12t2?113?0.6?1.1?0.32[?]??p夹套封头厚度计算如下：
?d?pDi1.1?0.3?1400?c?c122[?]t??0.5p=2?113?0.6?0.5?1.1?0.3+0.6+2
=3.41+0.6+2=6.01㎜
圆整至钢板规格厚度并查阅封头标准，夹套筒体与封头厚度均取为?=8㎜。
4.9 计算内筒筒体厚度
承受0.2MPa内压时筒体厚度，结合夹套筒体和封头厚度，由设备选型确定筒体厚度为10㎜。
4.10 搅拌器
4.10.1 换热装置
主要是夹套和蛇管，用来输入和输出热量，以保证反应过程最适宜的温度，本设计选用夹套换热。
4.10.2 搅拌装置
由搅拌轴和搅拌电机组成。棋根本目的是加强反应器内物料的均匀混合，以加强传质传热。由于本釜为低粘度液体混合，液相反应，所以选用折叶开启涡轮式，搅拌轴常用材料为45钢，需耐磨蚀较高或要求釜式反应器内物料不被铁离子污染时，应当用不锈钢或采用防腐措施[16]。
4.10.3 轴封装置
用来防止釜的主体与搅拌轴之间的泄露。反应釜中使用的轴封装置主要有调料密封和机械密封，本釜采用机械密封，用垂直于轴的两个密封元件（静环和动环）的平面相互贴合，并做到相对运动达到密封垫装置，又称端面密封。机械密封耗功小、泄漏量低、密封可靠，广泛应用于搅拌反应釜的轴封。
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4.10.4 传动装置
传动装置一般设置在反应釜的顶部，采用立式布置。电动机经减速机将转速减至工艺要求的搅拌转速，再通过联轴器带动搅拌轴旋转。
一般常在封头上焊一底座，整个传动装置连机座及轴封装置都一起安装在这个底座上。这是为了使传动装置与轴封装置安装时保持一定的同心度以及便于装卸和检修。
987654321
图4.1 氨化合成釜
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2-搅拌器3-夹套4-搅拌轴5-通氨管6-支座7-进料管8-轴封9-传动装置1-釜体
Figure 4.1 amination of kettle
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