反應(yīng)釜開(kāi)題報(bào)告

1、沈陽(yáng)理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告設(shè)計(jì)（論文）題目： 水解反應(yīng)釜設(shè)計(jì) 系 （部）： 機(jī) 械 系 專(zhuān)業(yè)班級(jí)：過(guò)程裝備與控制工程0702學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 開(kāi)題時(shí)間： 2010年 月 日指導(dǎo)教師評(píng)閱意見(jiàn)指導(dǎo)教師簽字：年 月 日1.課題的目的和意義1.1 課題的目的化工設(shè)備畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)我們學(xué)生設(shè)計(jì)能力的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以使我們獨(dú)立的運(yùn)用所學(xué)到的基本理論并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的知識(shí)，綜合的分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，因而在我們完成畢業(yè)設(shè)計(jì)后，應(yīng)達(dá)到下列目的：（1） 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，能夠?qū)⑽覀兯鶎W(xué)的知識(shí)，在設(shè)計(jì)中綜合的加以運(yùn)用，使學(xué)到的知識(shí)得到鞏固、加深和提高。（2） 使我們具有獨(dú)立進(jìn)行工

2、程設(shè)計(jì)的能力，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握化工容器及設(shè)備設(shè)計(jì)的基本方法和程序，為今后從事工程設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。（3） 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可以使我們熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料，如有關(guān)國(guó)家頒布標(biāo)準(zhǔn)，以完成我們?cè)跈C(jī)械設(shè)計(jì)方面所必備的基本訓(xùn)練。1.2 課題的意義攪拌釜是化學(xué)、醫(yī)藥及食品等工業(yè)中常用的典型設(shè)備之一。本設(shè)計(jì)為對(duì)硝基苯酚生產(chǎn)過(guò)程中的一臺(tái)水解反應(yīng)釜，對(duì)硝基氯化苯的水解反應(yīng)過(guò)程中，應(yīng)用此設(shè)備。2攪拌可以使兩種或多種不同的物質(zhì)在彼此之中互相分散，從而達(dá)到均勻混合；也可以加速傳熱和傳質(zhì)過(guò)程。攪拌操作的例子頗為常見(jiàn)，例如在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里制備某種鹽類(lèi)的水溶液時(shí)，為了加速溶解，常常用玻璃棒將燒杯中的液體進(jìn)行攪拌。在工業(yè)生產(chǎn)

3、中，攪拌操作是從化學(xué)工業(yè)開(kāi)始的，圍繞食品、纖維、造紙、石油、水處理等，作為工藝過(guò)程的一部分而被廣泛應(yīng)用，攪拌操作分機(jī)械攪拌和氣流攪拌。氣流攪拌是利用氣體鼓泡通過(guò)液體層，對(duì)液體產(chǎn)生攪拌作用，但氣泡的作用對(duì)液體所進(jìn)行的攪拌是比較弱的，對(duì)粘度高的液體不適用，在工業(yè)生產(chǎn)中，大多數(shù)的攪拌操作均系機(jī)械攪拌。攪拌設(shè)備主要由攪拌裝置、軸封和攪拌罐三大部分組成。本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)著重對(duì)此作計(jì)算和說(shuō)明。攪拌設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用很廣，尤其是化學(xué)工業(yè)中，很多的化工生產(chǎn)都或多或少地應(yīng)用著攪拌操作。化學(xué)工藝過(guò)程的種種化學(xué)變化，是以參加反應(yīng)物的充分混合為前提的，對(duì)于加熱、冷卻和液體萃取以及氣體吸收等物理變化過(guò)程，也往往要采用攪

4、拌操作才能得到好的效果。攪拌設(shè)備在許多場(chǎng)合是作為反應(yīng)器來(lái)應(yīng)用的。例如在三大合成材料的生產(chǎn)中，攪拌設(shè)備作為反應(yīng)器約占反應(yīng)器總數(shù)的90，其它如染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、油漆等行業(yè)，攪拌設(shè)備的使用亦很廣泛。攪拌設(shè)備的應(yīng)用范圍之所以這樣廣泛，還因攪拌設(shè)備操作條件（如濃度、溫度、停留時(shí)間等）的可控范圍較廣，又能適應(yīng)多樣化生產(chǎn)。攪拌設(shè)備的作用：使物料混合均勻。使氣體在液相中很好地分散。使固體粒子（如催化劑）在液相中均勻地懸浮。使不相溶的另一液相均勻懸浮或充分乳化。強(qiáng)化相間的傳質(zhì)（如吸收等）。強(qiáng)化傳熱。對(duì)于均勻相反應(yīng)，主要是、兩點(diǎn)。攪拌設(shè)備在石油化工生產(chǎn)中被用于物料混合、溶解、傳熱、制備懸浮液、聚合反應(yīng)、制備催化劑

5、等。例如石油工業(yè)中異種原油的混合調(diào)整和精制，汽油中添加四乙基鉛等填加物而進(jìn)行混合，使原料液或產(chǎn)品均勻化。化工生產(chǎn)中，制造苯乙烯、乙烯、高壓聚乙烯、聚丙烯、合成橡膠、苯胺染料和油漆顏料等工藝過(guò)程，都裝備著各種型式的攪拌設(shè)備通過(guò)此次設(shè)計(jì)可以使我們能更好的了解其工作原理和工藝流程并對(duì)其進(jìn)行更進(jìn)一步的發(fā)展。2. 國(guó)內(nèi)、外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 2.1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)對(duì)國(guó)內(nèi)反應(yīng)釜市場(chǎng)的調(diào)查顯示了反應(yīng)釜的種類(lèi)原理和發(fā)展趨勢(shì)：低壓反應(yīng)釜，一般是指1.6MPa以下的反應(yīng)釜1。由于工藝條件和介質(zhì)的不同，反應(yīng)釜的材料選擇及結(jié)構(gòu)也不盡相同，但基本組成是相同的，它包括傳動(dòng)裝置、傳熱和攪拌裝置、釜體（上蓋、筒體、釜底）、工

6、藝接管等2。設(shè)備的外觀尺寸，一般取反應(yīng)釜有效高度Hgz/反應(yīng)釜內(nèi)徑Di=1.01.2，如果Hgz/Di1.5，則需增設(shè)槳葉數(shù)。槳葉直徑di通常取1/3/Di，上、下槳葉的間距應(yīng)略大于槳徑。在設(shè)備的結(jié)構(gòu)上設(shè)置必要的傳熱和攪拌裝置是為了強(qiáng)化反應(yīng)過(guò)程。 反應(yīng)釜體普遍采用鋼制（或襯里）、鑄鐵或搪玻璃。反應(yīng)釜所用的材料、攪拌裝置、加熱方法、軸封結(jié)構(gòu)、容積大小、溫度、壓力等各有異同、種類(lèi)很多，它們的基本特點(diǎn)分述如下： （1） 結(jié)構(gòu)反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)基本相同，除有反應(yīng)釜體外，還有傳動(dòng)裝置、攪拌和加熱（或冷卻）裝置等，可改善傳熱條件，使反應(yīng)溫度控制得比較均勻，并不強(qiáng)化傳質(zhì)過(guò)程3。 （2） 操作壓力反應(yīng)釜操作壓力較高。

7、釜內(nèi)的壓力是化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生或由溫度升高而形成，壓力波動(dòng)較大，有時(shí)操作不穩(wěn)定，突然的壓力升高可能超過(guò)正常壓力的幾倍，因此，大部分反應(yīng)釜屬于受壓容器。 （3） 操作溫度反應(yīng)釜操作溫度較高，通?；瘜W(xué)反應(yīng)需要在一定的溫度條件下才能進(jìn)行，所以反應(yīng)釜既承受壓力又承受溫度。獲得高溫的方法通常有以下幾種： a 水加溫要求溫度不高時(shí)可采用，其加熱系統(tǒng)有敞開(kāi)式和密閉式兩種。敞開(kāi)式較簡(jiǎn)單，它由循環(huán)泵、水槽、管道及控制閥門(mén)的調(diào)節(jié)器所組成，當(dāng)采用高壓水時(shí)，設(shè)備機(jī)械強(qiáng)度要求高，反應(yīng)釜外表面焊上蛇管，蛇管與釜壁有間隙，使熱阻增加，傳熱效果降低4。 b 蒸汽加熱加熱溫度在100以下時(shí)，可用一個(gè)大氣壓以下的蒸汽來(lái)加熱；10018

8、0范圍內(nèi)，用飽和蒸汽；當(dāng)溫度更高時(shí)，可采用高壓過(guò)熱蒸汽。用其它介質(zhì)加熱若工藝要求必須在高溫下操作或欲避免采用高壓的加熱系統(tǒng)時(shí)，可用其它介質(zhì)來(lái)代替水和蒸汽，如礦物油（275300）、聯(lián)苯醚混合劑（沸點(diǎn)258）、熔鹽（140540）、液態(tài)鉛（熔點(diǎn)327）等。 c 電加熱將電阻絲纏繞在反應(yīng)釜筒體的絕緣層上，或安裝在離反應(yīng)釜若干距離的特設(shè)絕緣體上，因此，在電阻絲與反應(yīng)釜體之間形成了不大的空間間隙。前三種方法獲得高溫均需在釜體上增設(shè)夾套，由于溫度變化的幅度大，使釜的夾套及殼體承受溫度變化而產(chǎn)生溫差壓力5。采用電加熱時(shí)，設(shè)備較輕便簡(jiǎn)單，溫度較易調(diào)節(jié)，而且不用泵、爐子、煙囪等設(shè)施，開(kāi)動(dòng)也非常簡(jiǎn)單，危險(xiǎn)性不高

9、，成本費(fèi)用較低，但操作費(fèi)用較其它加熱方法高，熱效率在85%以下，因此適用于加熱溫度在400以下和電能價(jià)格較低的地方。 d 反應(yīng)釜攪拌結(jié)構(gòu)在反應(yīng)釜中通常要進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，為保證反應(yīng)能均勻而較快的進(jìn)行，提高效率，通常在反應(yīng)釜中裝有相應(yīng)的攪拌裝置，于是便帶來(lái)傳動(dòng)軸的動(dòng)密封及防止泄漏的問(wèn)題。e 反應(yīng)釜的工作反應(yīng)釜多屬間隙操作，有時(shí)為保證產(chǎn)品質(zhì)量，每批出料后都需進(jìn)行清洗；釜頂裝有快開(kāi)人孔及手孔，便于取樣、測(cè)體積、觀察反應(yīng)情況和進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部檢修。 f 化工生產(chǎn)對(duì)反應(yīng)釜的要求和發(fā)展趨勢(shì)： 大容積化，這是增加產(chǎn)量、減少批量生產(chǎn)之間的質(zhì)量誤差、降低產(chǎn)品成本的有效途徑和發(fā)展趨勢(shì)。染料生產(chǎn)用反應(yīng)釜國(guó)內(nèi)多為6000L以

10、下，其它行業(yè)有的達(dá)30m；國(guó)外在染料行業(yè)有2000040000L，而其它行業(yè)可達(dá)120m。 反應(yīng)釜的攪拌器，已由單一攪拌器發(fā)展到用雙攪拌器或外加泵強(qiáng)制循環(huán)。反應(yīng)釜發(fā)展趨勢(shì)除了裝有攪拌器外，尚使釜體沿水平線旋轉(zhuǎn)，從而提高反應(yīng)速度。 以生產(chǎn)自動(dòng)化和連續(xù)化代替笨重的間隙手工操作，如采用程序控制，既可保證穩(wěn)定生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加收益，減輕體力勞動(dòng)，又可消除對(duì)環(huán)境的污染6。 合理地利用熱能，選擇最佳的工藝操作條件，加強(qiáng)保溫措施，提高傳熱效率，使熱損失降至最低限度，余熱或反應(yīng)后產(chǎn)生的熱能充分地綜合利用。熱管技術(shù)的應(yīng)用，將是今后反應(yīng)釜發(fā)展趨勢(shì)。2.2 國(guó)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)反應(yīng)釜是化工行業(yè)用來(lái)完成物質(zhì)的物理

11、化學(xué)反應(yīng)等工藝過(guò)程的典型設(shè)備之一7。但是大多數(shù)情況下 反應(yīng)釜也是一種帶有常見(jiàn)缺陷的化工設(shè)備由于反應(yīng)釜工作時(shí)存在易燃 易爆 毒害 腐蝕介質(zhì) 因此 反應(yīng)釜的缺陷在不同程度上危害人身 財(cái)產(chǎn)安全也影響著產(chǎn)品質(zhì)量8。他目前所處的一種狀態(tài)也是人們所擔(dān)心的，因此應(yīng)該采取一定的措施進(jìn)行補(bǔ)救，以及對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的發(fā)展?，F(xiàn)就其危險(xiǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行說(shuō)明：（1）改薄釜體或傳熱夾套的鋼板尤其是價(jià)格較高的不銹鋼板此舉危險(xiǎn)極大釜體耐壓強(qiáng)度和剛度等性能下降可造成設(shè)備爆炸惡性事故（2）改薄法蘭材料未達(dá)到額定負(fù)荷時(shí)變形造成法蘭面密封失效即使無(wú)害介質(zhì)高壓 高溫下的突然失效都會(huì)有嚴(yán)重的后果有害介質(zhì)更甚（3）為省料封頭不壓出直邊封頭剛度下降設(shè)

12、備容量降低（4）減速機(jī)配置不當(dāng)在軸封要求較高的場(chǎng)合如使用機(jī)械密封時(shí)應(yīng)選用出軸擺動(dòng)較小的減速機(jī)而有的廠家會(huì)使用價(jià)格相對(duì)低廉的渦輪減速機(jī)因出軸擺動(dòng)大連帶攪拌軸擺動(dòng)此時(shí)機(jī)械密封因工況無(wú)法保證而失效9。釜內(nèi)帶壓時(shí)軸封泄漏更甚，若釜內(nèi)是易燃 易爆 毒害 腐蝕介質(zhì) 其危害可想而知（5）底軸承與減速機(jī)架不同軸或攪拌軸與減速機(jī)出軸不同軸造成攪拌軸別勁 擺動(dòng) 底軸承因磨損減低壽命以及軸封失效等等這些都會(huì)對(duì)人以及對(duì)機(jī)器本身造成傷害，因而在以后的發(fā)展中我們應(yīng)正確操作避免以上事故發(fā)生。因而我們?cè)谝院蟮陌l(fā)展中用做到以下幾點(diǎn)： 堅(jiān)持設(shè)計(jì)制造資格的審批設(shè)計(jì)過(guò)程制造過(guò)程的質(zhì)量管理和監(jiān)督 健全規(guī)程 提倡理論學(xué)習(xí)和技術(shù)培訓(xùn)，提高

13、業(yè)務(wù)水平，加強(qiáng)反應(yīng)釜工藝設(shè)計(jì) 采用新技術(shù)，在提高和保證設(shè)備質(zhì)量的前提下降低制難度減少維護(hù)成本10。例如：取消中 高速攪拌底軸承以穩(wěn)定環(huán)平衡片代之使用柔性聯(lián)軸器等 都可使釜中心軸線上各零部的同軸度要求降低盡量使用工具 尤其是專(zhuān)用工具 減少人工誤差盡量在機(jī)械廠驗(yàn)收，設(shè)備試運(yùn)行發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后可利用械廠相對(duì)強(qiáng)大的機(jī)加工能力和起重條件改進(jìn)和補(bǔ)救。若在化工發(fā)現(xiàn)問(wèn)題常因條件所限不得不勉強(qiáng)使用3. 課題的主要工作3.1 確定工藝計(jì)算的物性數(shù)據(jù)，進(jìn)行設(shè)備的工藝計(jì)算；（1）確定設(shè)備各元件的基本尺寸，確定各元件強(qiáng)度設(shè)計(jì)參數(shù)；進(jìn)行釜體的計(jì)算（2）筒體容積的設(shè)計(jì)（3）筒體長(zhǎng)徑比的設(shè)計(jì)（4）確定筒體的直徑和高度及夾套的高度設(shè)

14、計(jì)（5）同體容積的校核及夾套高度的確定（6）筒體厚度的計(jì)算及校核（7）封頭厚度和夾套壁厚的計(jì)算（8）釜體及夾套的水壓試驗(yàn)及筒體穩(wěn)定性校核3.2 進(jìn)行接管的選擇及開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算（a）接管的選擇（包括：進(jìn)料管、溫度計(jì)接管、壓力表接管、空壓管接管、壓料口接管、蒸汽及冷卻水進(jìn)出口接管、排氣口接管和安全閥接管的選擇）（b）進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算3.3 對(duì)筒體的攪拌裝置進(jìn)行選型設(shè)計(jì)及計(jì)算（1）攪拌器的的選型（2) 攪拌器的參數(shù)確定和攪拌器功率的計(jì)算（3）攪拌器的校核3.4 傳動(dòng)裝置的計(jì)算及選型（a）電機(jī)功率的計(jì)算（b）攪拌軸的設(shè)計(jì)及機(jī)械計(jì)算 （c）電動(dòng)機(jī)的選擇 （d）減速機(jī)的選擇3.5 零部件選擇選用零部件附件的結(jié)構(gòu)

15、在滿足工藝要求的條件下由受力條件、制造、安裝等因素決定其中包括（安裝底蓋選擇、機(jī)架的選擇、法蘭選型、聯(lián)軸器選型、攪拌軸底軸承選型、攪拌機(jī)軸封的選型、密封填料的選擇、填料箱的選擇）3.6 支座的選型和底座的設(shè)計(jì)及選型（1）支座的選型（2）底座的設(shè)計(jì)及選型3.7 繪圖及說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)繪制裝配圖及各個(gè)零件圖，并編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。4. 完成課題所需的條件按照設(shè)計(jì)的需要查閱技術(shù)文獻(xiàn)、資料手冊(cè)、工具書(shū)等。并且進(jìn)行繪圖。5. 課題的進(jìn)度安排第1周：結(jié)合課題或所學(xué)專(zhuān)業(yè)查閱和收集有關(guān)英文資料，查閱設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)；第2周：了解畢業(yè)設(shè)計(jì)課題內(nèi)容及要求，并確定方案。第3周：結(jié)合課題選擇英文資料并進(jìn)行翻譯，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告；第4周：

16、完成開(kāi)題報(bào)告和英文資料翻譯第5周：確定工藝計(jì)算的物性數(shù)據(jù)，進(jìn)行設(shè)備的工藝計(jì)算；第6周：完成設(shè)備的工藝計(jì)算，確定設(shè)備的工藝結(jié)構(gòu)尺寸確定設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸。第7周：確定設(shè)備各元件的基本尺寸、強(qiáng)度計(jì)算方法，確定各元件強(qiáng)度設(shè)計(jì)參數(shù)； 第8周：設(shè)備的強(qiáng)度計(jì)算；第9周：完成設(shè)備的強(qiáng)度計(jì)算，確定設(shè)備的最終尺寸；第10周：施工圖設(shè)計(jì)，確定施工圖繪制方案；第11周：繪制裝配圖；第12周：繪制零件圖； 第13周：基本完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、設(shè)計(jì)圖紙，交指導(dǎo)教師初步審查；第14周：修改、整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、設(shè)計(jì)圖紙；第15周：完善設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、設(shè)計(jì)圖紙； 第16周：打印圖紙、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，撰寫(xiě)答辯自述材料； 第17周：指導(dǎo)教師審查設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；準(zhǔn)備答辯；第18周：答辯，整理裝訂全部設(shè)計(jì)文件。6主要參考文獻(xiàn)1刁玉瑋，王立業(yè).化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)M.大連：大連理工大學(xué)出版社，2006,122吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)（上）M，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001,13吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè) M，北京