兰州理工大学石油化工学院毕业设计(论文)
4.主要设备选型
化工设备是指化工生产中静止或配给少量传动机构组成的装置。主要用以完成传质和化学
反应过程，或用以完成贮运物料。设备选型、布置是否合理，会直接影响到生产的正常进行，所以在车间设备中工艺设计必须以设备选型为重点，考虑设备的型号和布置，以使生产能正常进行。
本设计中涉及反应釜、养晶罐、离心机、干燥器的选择等。根据设计数据，进行必要的计算和分析，确定化工设备的基本尺寸和主要的工艺参数，根据工艺操作条件和设备的工艺要求，确定合适的材质，本设计中由于反应物料的物性，选用搪瓷反应釜。化工设备分为定型设备或者是非定型设备。本设计中计量罐选的是非定型的设备，但是反应釜、结晶釜、贮罐等的选择用的是定型设备。离心机、干燥器的选型利用物量衡算的所需物料量，选择合适的型号及大小。
根据物料量初步设定：该工段为1个反应釜（8000L），5个养晶罐(3000L)，2台离心机(SS1100)及1台干燥器。
4.1反应釜选型
设装料系数为?＝0.82
反应液体的体积：V1＝﹙V乙腈＋V络合物﹚×1.1＝﹙3940.6＋1055.3﹚×1.1/0.82＝6701.8L
表5 搪瓷搅拌容器基本参数及主要尺寸（S系列）
公称容积
L 8000
公称直径 mm 2200
计算容积
L 6701
夹套换热面积m 16.88
2
D1 mm 2200
D2 mm 2400
D3 mm 36(36)
D0 mm 1400
dN mm 95
H mm 3250
4.2养晶罐选型
设装料系数为?＝0.82
进料体积：V2=（3940.6＋1055.3＋1503.8+3129.2）×1.1/0.82=12916.8L
表6 搪瓷搅拌容器基本参数及主要尺寸（L系列）
公称容积
L 3000
公称直径 mm 1450
计算容积
L 3155
夹套换热面积m 9.3
2
D1 mm 1600
D2 mm 1894
D3 mm 1200
D0 mm 1015
dN mm 95
H mm 2030
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4.3离心机选型
离心后：7-ACT干粉质量为324.8kg， 体积为:V=324.8×1.65÷0.8=669.9L
V滤饼1=（π202-π182）×6.3÷4=375.86L V/ V滤饼1=669.9/375.86=1.78
V滤饼2=（π182-π162）×5.5÷4=293.59L V/ V滤饼2=669.9/293.59=2.28 所以选择型号SS1100
表7 三足式上部卸料离心机
型号
转鼓内径×高度
mm
SS1100 配套电机功率
KW 17
5000
2350×1800×1200
1800×550 机器质量
转速 (r/min)
510
主要技术指标
装机容量 kg 500
有效容积
L 660
最大分离因
数 340
外形尺寸（长×宽×高）mm
4.3干燥器选型
干燥后所得物料质量为：324.8
每批干燥所得体积为：V=324.8÷0.4=812L
装料系数:0.5-0.6 V/0.5=1624L V/0.6=1353.3L
表8 双锥回转真空干燥机:机型2000
总容积 L 2000 回转高度 mm 3055
工作容积
L 1000 整机质量 kg 2000
加热面积
m 7.5 罐内设计压力
MPa -0.09~0.096
2
转速 r/min 6 夹层设计压力
MPa 0.3
功率 KW 4
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5关键设备设计
5.1反应釜简介
反应釜的广义理解即有物理或化学反应的容器，通过对容器的结构设计与参数配置，实
现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混配功能。
根据搅拌过程的目的与搅拌器造成的流动状态判断该过程所适用的浆型，这是一种比较合用的方法。
反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品，用来完成硫化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程的压力容器，例如反应器、反应锅、分解锅、聚合釜等；材质一般有碳锰钢、不锈钢、锆、镍基（哈氏、蒙乃尔、因康镍）合金及其它复合材料。
反应釜是化工行业不可缺少的防腐设备，在使用中机械碰撞、温度急变等因素经常引起脱瓷、裂纹、气泡、气孔和面釉的其他损伤，这些缺陷在搪瓷设备中是决不允许的， 一旦发生这种现象，必须进行修补。一个搪瓷釜价值几万元，由于局部爆瓷而报废十分可惜。应采用高分子复合材料搪瓷修补剂修复搪瓷釜，搪瓷现场修补剂是由高分子聚合物、合金钢粉末或耐磨陶瓷粉末为基材并配以固化剂的双组份复合材料。与普通树脂型的修补剂相比，高分子复合材料依靠自身更为细密的高分子结构，使得材料自身具有更强的粘接力和优异的耐腐蚀、抗腐蚀性能，高分子甚至能够渗透到金属里面，形成更为紧密的高分子复合材料保护层。
反应釜由釜体、釜盖、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置、支承等组成。搅拌形式一般有锚式、桨式、涡轮式、推进式或框式等，搅拌装置在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶，也可根据用户的要求任意选配。并在釜壁外设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。加热方式有电加热、热水加热、导热油循环加热、远红外加热、外(内)盘管加热等，冷却方式为夹套冷却和釜内盘管冷却，搅拌桨叶的形式等。支承座有支承式或耳式支座等。转速超过160转以上宜使用齿轮减速机.开孔数量、规格或其它要求可根据用户要求设计、制作。
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图1 反应釜示意图
5.2罐体几何尺寸的计算
5.2.1反应釜体积计算
由于不知道反应速率方程和初始反应浓度，估无法直接计算有效体积，利用估算密度，
在忽略液体体积加合效应的情况下，加合反应料液的体积，依此估算反应釜体积。 7-ACA投料时为固体，不考虑体积，其他物料体积计算如下：
所以，进料液有效体积=（V乙腈+V络合物）=（3490.6+1055.3）×1.1/0.82=6701.8L 1) 筒体内径计算 依据下表选择长径比
表9 长径比参考
种类 设备内物料类型 i
液-固相或液-液
一般搅相物料 1~1.3 拌釜 气-液相物料 1~2 发酵罐类 1.7~2.5 依据反应条件，选择长径比i=1.0
筒体内径D1按下式计算：
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D1?34V
?i （3.1）
式中 V——工艺条件给定容积，m3； i——长径比
则带入数据，得D1=2.004m没圆整后，内径D1=2.2m=2200mm
依据JB 1153—73，确定筒体的容积、面积和质量：公称直径DN=2200mm，1米高的容积V1m=3.142m2,1米高的内表面积FB=6.28m2。 2) 确定封头尺寸
选择椭圆封头标准件，它的内径与筒体内径相同，选取封头：公称直径DN=2200mm，曲边高度h1=500mm，直边高度h2=40mm，内表面积F1封=4.59m2，容积V封=1.1729m3。
图2 封头示意图
3) 确定筒体高度H1
反应釜容积V通常按下封头和筒体两部分容积之和计算。 筒体高度 H1?D1?i =2200mm
则反应釜的实际容积： V?Vm?H1?V封
=3.142 x 2.4+1.1729 =7.4569m3
5.2.2夹套几何尺寸计算
夹套的结构尺寸常根据安装和工艺两方面的要求而定。夹套内径D2可根据筒体内径D1选择，依下表选择：
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