聚合釜设计参考示例

1概述

（现状、应用: ……；工艺配方：……；性能指标：……；主要原料及主要特性参数：……） 2生产工艺流程

【工艺路线的选择……；工艺流程图(详见工艺流程图)；工艺流程叙述……(生产操作过程、各控制参数、操作时间等) 】

3生产控制及三废处理

各岗位生产控制（各岗位控制条件；……）

三废处理（废水及废液；废渣；废气）

4设备选型原则

主要设备的选型原则（反应釜的选型原则、搅拌器的选型原则）

辅助设备选型原则（泵的选型原则、各辅助设备（具体选型见后面章节））

5物料衡算

物料衡算的任务

衡算依据及收集的数据

衡算基准：（日产量，每釜日产能力及釜个数）

反应釜每批投料量

其它物料（水、汽等等）

6釜设计

设计任务

选择釜及夹套材料，确定聚合釜和夹套的几何尺寸，并对聚合釜及夹套进行强度计算。 设计依据

……

釜几何尺寸的确定

选定罐体高/径比i= （～） 由估算公式：3i

V 4D π?计算结果， 例如：初步选取公称直径为Dg2600的筒体，封头选取Dg2600的标准椭圆封头。查表得封头的尺寸如下：

曲边高度h 1=650mm ，直边高度h 2=50mm

内表面积F h = ，容积V h =

查表得Dg2000的筒体的有关数据如下：

一米高容积V 1= ； 一米高内表面积F 1=

则筒体高度计算为：

H=（V －V 封）/V 1=（）÷= m

按材料规格求整为： H= m

长径比 H/D=3200÷2600=，

釜的实际体积为：

V 实际 = HV 1+V 封 = ×+ =

釜的实际装料系数为：

η实际=V 物/V 实际=÷=

由此可见，聚合釜的尺寸合理。

釜设计最大生产量为： ×=……m 3

夹套几何尺寸的确定

取公称直径为Dg2800的夹套，夹套封头也采用标准椭圆封头，并取与夹与筒体相同的直径。查表得Dg2800的标准椭圆封头的有关尺寸如下：

直边高度h2=700mm ；内表面积F h=；容积V h=

聚合釜筒体部分物料的高度：

H物=（V物-V封）/V1=（）÷=

液面高度H液=H物+h1+h2=2540+50+650=3240mm

夹套包围的筒体高度：H包=H物+△=+=

夹套筒体的高度：H夹=H包+50=2720+50=2770mm

聚合釜内传热面积A=H包F1+F h=×+=

由《化工设备机械基础》式4-5校核：……

传热面积合适。

釜壁厚的计算

聚合釜采用0Cr19Ni10与16MnR不锈钢复合钢板制造。可以16MnR钢来进行强度计算。

设计压力；设计温度180

聚合釜计算厚度为：

δ= PcD i/（2φ［σ］t－Pc）

=×2600/（2××180－）=

δn =δ+C+△

其中C = C1+C2 C1为钢板负偏差，取,C2为腐蚀裕度，取1mm, 则壁厚附加量C=

δn=++△=

δe =δn－C=－=

D0/δe=（Di +2δn）/δe

其中D0为聚合釜外径，Di为聚合釜内径。则

D0/δe=（2600+×2）/=

计算长度L=H+h2+1/3h1，其中H为筒体高度，h2为封头直边高度，h1为封头曲边高度。则

L=3293+50+1/3×650==3560mm

L/D0=3560/2600=

查《外压或轴向受压圆筒几何参数计算图》，得到系数A=

然后查图《外压圆筒和球壳厚度计算图（16MnR钢）》,A点位于曲线左边，用公式［P］=2AEt/3(D0/δe)在操作温度下，钢板Et=×105 MPa

［P］=2××186×109/（3×）= MPa〈MPa

所以10 mm厚钢板不适合。

当δn =26mm时，D0/δe =（2600+×2）/=

查《外压或轴向受压圆筒几何参数计算图》，得到系数A=，然后查图《外压圆筒和球壳厚度计算图（16MnR钢）》B=68MPa

则计算许用外压力［P］

［P］=B/（D0/δe）=68/=

设计外压P= ，小于［P］且比较相近。则所选取的δn=26 mm符合要求。

即筒体厚度δn=26mm

封头厚度取与筒体相同的厚度26mm

夹套厚度的计算

夹套选用15MnVR钢板制造。

夹套计算厚度为：δ= Pc Di/（2φ［σ］t－Pc）

式中：Pc为计算压力；取；Di为夹套内径；2800mm；φ为焊缝系数，取（双面对接焊，局部无

损探伤）；［σ］t为材料许用应力，查表得180MPa

则δ=×2800/（2××180－）=

钢板名义厚度δn=δ+C+△其中C = C1+C2，C1为钢板负偏差，取0.6mm,C2腐蚀裕度取2mm,则壁厚附加量C等于

那么，δn=++△= =10mm

夹套封头厚度取与夹套筒体相同的厚度10mm

水压试验应力校核

筒体水压试验应力校核

水压试验压力P T ==×=

水压试验时的薄膜应力为

σT =P T（Di+δe）/2δe 考虑到液柱压力，代入计算时P T 取

σT =×（2600+）/2×=

查表得16MnR的屈服极限σs=325MPa

故φσs = ××325= ＞=σT

则筒体厚度满足水压试验时强度要求。

夹套水压试验应力校核

夹套水压试验压力为

P T =［σ］/［σ］T =××180/180=

水压试验时的薄膜应力为

σT = P T（Di+δe）/2δe ，考虑到夹套液柱压力，代入计算时P T取

有效厚度δe=δn- C = 10 –=

故σT = ×（2800+）/2×=

查表得20R的屈服极限σs=390MPa

故φσs=××390= ＞=σT

所以夹套厚度满足水压试验时强度要求。

水压试验的顺序是先做聚合釜水压试验，试验合格后再焊上夹套。然后做夹套水压试验。夹套水压试验压力时，聚合釜内至少要保持的压力。

釜有关数据

查表直径为2600mm，厚度为26mm的筒体一米高的质量为1684㎏，聚合釜封头质量为㎏。

直径为2800mm，厚度为10mm的夹套筒体一米高的质量为644㎏，夹套封头质量为㎏。

则聚合釜质量m1=1684×＋×2=㎏

夹套质量m2=644×＋=㎏

聚合釜总质量m = ＋= ㎏

表6-1 聚合釜有关数据表

项目直径

（mm）高度

（mm）

厚度

（mm）

封头直径

（mm）

材质

（mm）

质量

（㎏）

釜体26003290262600复合钢板夹套2800277010280015MnVR 支座的选型

有上面的计算可以知道，聚合釜装满物料的时候总重为：

m=+=㎏

所以支座的型号可以选B型悬挂式支座：支座B10 JB1165-81.每个支座重㎏

7搅拌器的设计

设计任务

确定搅拌器的型式、几何尺寸、转速、轴功率以及电动机、减速机的选型。

设计依据

搅拌器型式及转速

搅拌器轴功率

取D/T= ，其中 D —搅拌器直径 T —釜的直径，

则D=×2600=1300mm

液体的平均密度

ρ1=(ρ1x +ρ2x +ρ3x +......), (X 1+X 2+X 3+ (1)

代入数据得：=ρcm 3

搅拌器的材料，用不锈耐酸钢 有雷诺数Re=

μ

ρN D 2=2.0100021.142.13.13.1????=×104 查表得：Np=

有轴功率公式：P= Np ρN 3D 5

式中：P —轴功率，kw ；

N —搅拌器转速，r/min ；

D —叶轮直径，m ；

ρ—流体密度，g/cm 3。

则P=××103×（）3×（）5= 釜的传动装置

聚合釜的搅拌器由传动装置来带动，传动装置通常设置在釜顶封头的上部。聚合釜传动装置的设

计内容一般包括：电机、减速机的选型等。

7.5.1常见电机及其连接尺寸

电机功率必须满足搅拌器运转功率与传动系统、轴封系统功率损失的要求，还要考虑到有

时在搅拌操作中会出现不利条件造成功率过大。

电机功率可按下式计算：Pd=（P+

P '） /n=+×5%)/=

P —电机功率，kw ；P —搅拌轴功率，kw ；P '—轴封系统的摩擦损失，kw ； η—转动系统的机械效率。本工艺选用Y180L-25型三相异步电动机。

7.5.2釜用减速机类型、标准及其选用

反应釜用的立式减速机，主要的类型有谐波减速机、摆线针轮行星减速机、二级齿轮减速

机和V 带传动减速机。本工艺选用的是LC 系列减速机，型号LC200A-25电机，额定功率，转速

750r/min ，搅拌轴转速150r/min 。

7.5.3凸缘法兰

选用M 型凹面凸法兰

7.5.4安装底座

安装底座采用螺柱等紧固件，上与机架连接，下与凸缘法兰连接，是整个搅

拌传动装置与容器连接的主要接件。安装底盖公称直径500mm ，机架公称直径

320 mm 。

7.5.5机架

机架是安放减速机用的，它与减速机底座尺寸应匹配。

轴封装置

轴封是搅拌设备的一个重要组成部分，其任务是保证搅拌设备内处于一定的正压和真空状态以及

防止反应物料逸出和杂质的的渗入。

搅拌轴处的密封属于动密封，常用的有填料密封和机械密封两种。机械密封功耗小，泄露率低，密封性能可靠，使用寿命长。本设计主要选用的是202型标准机械密封，其搅拌轴直径为85mm。参考文献

[1] 上海化工设计院编.化工工艺设计手册(上、下册)（第二版）．化学工业出版社，1996.

[2] 汤善甫,朱思明.化工设备机械基础(第二版).华东理工大学出版社，2004.

[3] 陈声宗.化工设计.化学工业出版社，2004.

[4] 魏崇光,化学工业部属五院校.化工工程制图.化学工业出版社，1992.

[5] 赵国方.化工工艺设计概论.原子能出版社，1990.

[6] 聂清德.化工设备设计.化学工业出版社，1989.

附录1 重要符号表

1、聚合釜装配图

2、带控制点工艺流程图

3、车间平面布置图

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/yool.html