化工創(chuàng)業(yè)大賽主要設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)年產(chǎn)1000噸對(duì)苯二甲酸二辛酯項(xiàng)目主要設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)

1、“龍沙杯”華南地區(qū)第三屆大學(xué)生化工設(shè)計(jì)創(chuàng)業(yè)大賽“龍沙杯”華南地區(qū)第三屆大學(xué)生化工設(shè)計(jì)創(chuàng)業(yè)大賽年產(chǎn)1000噸對(duì)苯二甲酸二辛酯項(xiàng)目主要設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)茂名學(xué)院dotp項(xiàng)目設(shè)計(jì)策劃團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)老師：楊鑫莉 湯一文二九年八月1000噸/年 dotp生產(chǎn)項(xiàng)目 主要設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 第36頁(yè) 一 攪拌反應(yīng)釜31 攪拌反應(yīng)釜尺寸設(shè)計(jì)31.1 反應(yīng)釜體積31.2 反應(yīng)釜直徑和高度31.3 壁厚41.4 夾套42 攪拌器設(shè)計(jì)選型52.1 葉輪尺寸確定52.2 擋板52.3 攪拌器的轉(zhuǎn)速62.4 攪拌器功率63 攪拌軸設(shè)計(jì)73.1 軸強(qiáng)度計(jì)算73.2 軸剛度計(jì)算84 傳動(dòng)裝置94.1 電機(jī)94.2 減速器95 反

2、應(yīng)釜傳熱計(jì)算105.1 夾套內(nèi)壁對(duì)釜液的傳熱系數(shù)105.2 釜壁及垢層傳熱系數(shù)105.3 夾套內(nèi)聯(lián)苯對(duì)釜壁給熱系數(shù)115.4 夾套總傳熱系數(shù)126 夾套傳熱面積126.1 所需夾套傳熱面積126.2 夾套實(shí)際傳熱面積127 附件及開(kāi)孔設(shè)計(jì)137.1 開(kāi)孔及補(bǔ)強(qiáng)137.2 軸封137.3 底座147.4 支座15二 水洗釜161 水洗釜尺寸設(shè)計(jì)161.1 水洗釜體積161.2 水洗釜直徑和高度171.3 壁厚172 攪拌器設(shè)計(jì)172.1 液層高度172.2 葉輪182.3 攪拌器的轉(zhuǎn)速182.4 攪拌功率183 攪拌軸設(shè)計(jì)193.1 軸強(qiáng)度計(jì)算203.2 軸剛度計(jì)算204 傳動(dòng)裝置214.1 電

3、機(jī)214.2 減速器215 附件及開(kāi)孔設(shè)計(jì)225.1 開(kāi)孔225.2 軸封225.3 支座23三 乙二醇蒸發(fā)器241 主要參數(shù)242 蒸發(fā)器選型243 蒸發(fā)量、加熱蒸汽消耗量及傳熱面積的計(jì)算243.1 蒸發(fā)量253.2 加熱蒸汽消耗量253.3 蒸發(fā)器的傳熱面積264 蒸發(fā)器主要結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算264.1 加熱管的選擇和管數(shù)的初步估計(jì)264.2 循環(huán)管的選擇264.3 加熱室直徑及加熱管數(shù)目的確定274.4 分離室直徑與高度的確定275 蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備及開(kāi)孔設(shè)計(jì)285.1 接管尺寸的確定285.2 氣液分離器285.3 蒸汽冷凝器295.4 淋水板的設(shè)計(jì)295.5 封頭的選擇315.6 底座

4、的選擇315.7 法蘭的選擇326 計(jì)算結(jié)果匯總32四 過(guò)濾器33五 其它設(shè)備331 容器儲(chǔ)罐類(lèi)331.1 異辛醇原料儲(chǔ)罐331.2 異辛醇計(jì)量罐331.3 攪拌配料罐341.4 分液罐342 換熱類(lèi)342.1 混合氣體（乙二醇、異辛醇）冷凝器342.2 dotp產(chǎn)品冷凝器352.3 乙二醇產(chǎn)品冷凝器353 機(jī)泵類(lèi)353.1 異辛醇進(jìn)料泵353.2 聯(lián)苯輸送泵363.3 料液輸送泵36一 攪拌反應(yīng)釜1 攪拌反應(yīng)釜尺寸設(shè)計(jì)1.1 反應(yīng)釜體積由物料衡算結(jié)果可知：生產(chǎn)每釜成品需要廢滌綸的質(zhì)量為：584.53 kg；廢滌綸密度，需要異辛醇的質(zhì)量為：1187.32 kg；異辛醇密度則廢滌綸所占體積： 0

5、.424 m3，異辛醇所占體積： 1.427 m3 所以物料總體積為： 0.424 + 1.427 = 1.851 m3由于還有催化劑的加入，故取 v = 1.860 m3考慮到廢滌綸較松散且呈沸騰狀態(tài)及釜內(nèi)安裝的附件，參照化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)投料系數(shù)范圍，取反應(yīng)釜投料系數(shù)為0.7，則所需反應(yīng)釜體積為： m31.2 反應(yīng)釜直徑和高度參照化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，取反應(yīng)釜的長(zhǎng)徑比h/di1.2，反應(yīng)釜的內(nèi)徑di 由下式估算：由1.1的所得數(shù)據(jù)及長(zhǎng)徑比，代入以上公式可求得內(nèi)徑為：1.353 m，取圓整值1400mm。選取標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)釜，具體參數(shù)如下：釜體容積 2.689 m3，封頭容積 = 0.421

6、m3，選取釜體壁厚s = 10 mm，封頭直邊高度40 mm，曲邊高度350 mm，內(nèi)表面積f=2.306 m2 。則筒體高度為：m，取圓整值1.5 m。所以釜的總高度： m1.3 壁厚根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，反應(yīng)釜工作時(shí)壓力為0.3 mpa，內(nèi)徑1400 mm，取設(shè)計(jì)壓力p為0.33 mpa。原材料腐蝕不強(qiáng)，從經(jīng)濟(jì)方面考慮，反應(yīng)釜采用通用材料0cr18ni9，查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)附表得知0cr18ni9材料在205、h/=1.2時(shí)，圓筒的壁厚選用10 mm，其許用壓力為0.38mpa；橢圓封頭厚度同釜壁，選用10 mm，許用壓力為0.49mpa，大于設(shè)計(jì)壓力0.33mpa，均符合設(shè)計(jì)要求。1.4 夾套選

7、用常用的不可拆式連接結(jié)構(gòu)，夾套與內(nèi)筒之間采用焊接，加工簡(jiǎn)單，密封可靠。考慮加熱介質(zhì)性質(zhì)，選取夾套材料與釜體一致，材料型號(hào)為0cr18ni9。夾套所需壁厚由下式計(jì)算：夾套內(nèi)壓為0.15mpa，計(jì)算壓力=0.151.1=0.165mpa，查得在設(shè)計(jì)溫度下許用壓力為122mpa，焊接系數(shù)取0.9，腐蝕裕量c取2 mm，故=3.05 mm 考慮容器在制造、運(yùn)輸及安裝過(guò)程中的剛度強(qiáng)度要求，參照化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)，選取夾套壁厚為8 mm。夾套內(nèi)徑按釜尺寸系列選取，以利于按標(biāo)準(zhǔn)選擇夾套封頭，夾套的內(nèi)徑取1400+1001500 mm，符合壓力容器的公稱(chēng)直徑。夾套筒體高度由下式估算：0.950 m 反應(yīng)釜筒體與

8、上封頭采用法蘭連接，考慮物料的反應(yīng)情況，選取夾套筒體高度1.2 m，夾套頂邊距離法蘭的高度h01.5-1.20.3 m，符合釜體法蘭螺栓的裝拆距離。2 攪拌器設(shè)計(jì)選型反應(yīng)釜內(nèi)為液固非均相反應(yīng)，考慮到加入的物料及物料粘度，選用斜槳式攪拌器。2.1 葉輪尺寸確定依據(jù)化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：取0.5，即葉輪直徑d14000.5700 mm取6，即葉片寬度b=d/6700/6116.7 mm，取120 mm。取0.25，即葉輪的安裝高度c0.251400=350 mm取z2，即葉片數(shù)為2。2.2 擋板為了消除“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”和“打漩”，以及為了避免固體堆積或液體粘附，在反應(yīng)釜采用離壁安裝的豎擋板，擋板數(shù)為4

9、，板寬為釜體內(nèi)徑的1/10，即b = 140 mm。 擋板與釜壁的縫隙為板寬的1/6，即1401/623.33，取25 mm。2.3 攪拌器的轉(zhuǎn)速攪拌器的轉(zhuǎn)速n、直徑d與葉端切線速度u之間有如下關(guān)系式：葉端切線速度反映了攪拌作用的劇烈程度，根據(jù)攪拌目的、物料性質(zhì)等來(lái)確定，槳式攪拌器的切線速度范圍：1.05.0 m/s，取u3 m/s ，則轉(zhuǎn)速： r/min2.4 攪拌器功率依據(jù)化工廠設(shè)計(jì)之?dāng)嚢杵髟O(shè)計(jì)，斜式攪拌器消耗的功率按羅頓、顧斯許和愛(ài)弗蘭脫等導(dǎo)出的一般關(guān)聯(lián)式計(jì)算：功率函數(shù)，以及系數(shù)、（與攪拌器的幾何尺寸有關(guān)）及雷諾數(shù)的值按下列公式計(jì)算： 代入各數(shù)值，得：其中料液混合黏度=3.3661.10

10、610-33.723 10-3 kg/(m.s)。由值查槳式攪拌器功率函數(shù)圖（關(guān)聯(lián)圖），得0.53。將以上數(shù)值代入總公式，得：所以攪拌器功率的消耗為： kw考慮溫度計(jì)套管等附件后攪拌功率消耗，則：1.22.71.23.24 kw3 攪拌軸設(shè)計(jì)根據(jù)軸的各方面要求較高的特點(diǎn)，選用經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理的45#鋼作為軸的材料，其許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： =3040 mpa。3.1 軸強(qiáng)度計(jì)算軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件是：式中：軸橫截面上的最大剪應(yīng)力，mpa；軸所傳遞的扭距，；軸的抗扭截面系數(shù)，；降低后的材料的許用應(yīng)力，mpa。45鋼取30 mpa 40mpa。而 對(duì)于實(shí)心軸 ，3.24 kw，取=30 mpa，則 40.01

11、mm3.2 軸剛度計(jì)算為了防止攪拌軸產(chǎn)生過(guò)大的扭轉(zhuǎn)變形，從而在運(yùn)轉(zhuǎn)中引起振動(dòng)，影響正常工作，應(yīng)把軸的扭轉(zhuǎn)變形限制在一個(gè)允許的范圍內(nèi)，即規(guī)定一個(gè)設(shè)計(jì)的扭轉(zhuǎn)剛度條件。工程上以單位長(zhǎng)度的扭轉(zhuǎn)角不得超過(guò)許用扭轉(zhuǎn)角作為扭轉(zhuǎn)的剛度條件，即式中：軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角，/m；g攪拌軸材料的剪切彈性模數(shù)，mpa，對(duì)于碳鋼及合金鋼為8.1104mpa；軸截面的極慣性矩，mm4，對(duì)于實(shí)心軸；許用扭轉(zhuǎn)角，/m。對(duì)于一般傳動(dòng)攪拌軸，0.51.0 /m，取0.5 /m，由上述可得實(shí)心軸直徑：48.31 mm攪拌軸的直徑應(yīng)同時(shí)滿足強(qiáng)度和剛度兩個(gè)條件，取兩者較大值，即取d48.31 mm，考慮到軸上鍵或孔對(duì)軸橫截面的局部削弱，

12、以及介質(zhì)對(duì)攪拌軸的腐蝕，將攪拌軸直徑增大并圓整，以便與其他零件相配合，取60 mm。4 傳動(dòng)裝置4.1 電機(jī)要確定攪拌器馬達(dá)所需要的實(shí)際功率，除了考慮攪拌液體時(shí)克服流體摩擦阻力所消耗的功率之外，還要考慮攪拌器空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)克服機(jī)械摩擦阻力所需的功率。因此馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的實(shí)際功率是兩者之和。一般中小型攪拌器為1.5 kw，則馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)際功率3.24+1.54.74 kw。一般情況啟動(dòng)功率可達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)功率的1.5倍，4.741.57.11 kw，所以實(shí)際選用7 kw的馬達(dá)。選用1500 r/min的y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，安裝形式為v1(直立)型，型號(hào)為y 200 m-4，參數(shù)如下：電動(dòng)機(jī)的選型及相關(guān)的參數(shù)項(xiàng)目

13、數(shù)值及說(shuō)明 電動(dòng)機(jī)類(lèi)型y系列三相異步電動(dòng)機(jī)標(biāo)定型號(hào)y 200 m-4功率/kw7頻率/hz50電壓/v380功率/kw7 轉(zhuǎn)速/r/min1450標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)gb 755-874.2 減速器電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)配套使用。減速機(jī)下設(shè)置一機(jī)座，安裝在反應(yīng)釜的封頭上?？紤]到傳動(dòng)裝置與軸封裝置安裝時(shí)要求保持一定的同心度以及裝卸檢修的方便，常在封頭上焊一底座。整個(gè)傳動(dòng)裝置連同機(jī)座及軸封裝置都一起安裝在底座上。根據(jù)設(shè)計(jì)需要，選用立式擺線針齒行星減速機(jī)，型號(hào)為：bld 7.5-4-17；參數(shù)如下：項(xiàng)目數(shù)值及說(shuō)明減速機(jī)類(lèi)型擺線針齒行星減速機(jī)標(biāo)定符號(hào)bld 7.5-4-17 公稱(chēng)出軸轉(zhuǎn)速 r/min85公稱(chēng)減速比17減速

14、器的選型及相關(guān)參數(shù)5 反應(yīng)釜傳熱計(jì)算5.1 夾套內(nèi)壁對(duì)釜液的傳熱系數(shù)按chilton drew 和 jekens在夾套攪拌器公式：相關(guān)參數(shù)計(jì)算如下：（其中：=0.75 kcal/kg.；=0.0812 kcal/m.h.；=3.53910-4 kg.s/m2液體在主體溫度下粘度，器壁溫度t 200 時(shí)，3.47 ；液體在器壁溫度下粘度，器壁溫度210 時(shí)，3.0 。）故內(nèi)壁總傳熱系數(shù)：357.75 kcal/m.h.5.2 釜壁及垢層傳熱系數(shù)取垢層厚度為0.3 mm，查得：1.8 kcal/m.h. 碳素鋼厚度： mm，查得：38.0 kcal/m.h.5.3 夾套內(nèi)聯(lián)苯對(duì)釜壁給熱系數(shù)給熱系數(shù)

15、可由lehrer公式計(jì)算：相關(guān)數(shù)據(jù)：夾套內(nèi)定性溫度取為 tw = 210，查得：0.094 kcal/m.h.；=0.58 kcal/m.h.；=904 kg/m3；=1.368 kcal/m.h；材料熱膨脹系數(shù)=；常數(shù) m/h2； 聯(lián)苯質(zhì)量流量w：w0.3136001116 kg/h；聯(lián)苯接管內(nèi)徑，=25 mm；夾套總高度：1.6 m相關(guān)參數(shù)計(jì)算： m =2516.21 m/h5.42 m/h1352.33 m/h則79267.14287.51 kcal/m2.h.5.4 夾套總傳熱系數(shù)149.18 kcal/m2.h.6 夾套傳熱面積6.1 所需夾套傳熱面積釜內(nèi)流體升溫和維持平衡綜合為 1

16、75 kcal/h故所需夾套傳熱面積為：5.29 m26.2 夾套實(shí)際傳熱面積夾套面積高度為1.6 m，下封頭高度為0.39 m，則：3.141.4（1.4-0.39）4.44 m2下封頭表面積： m2故夾套實(shí)際面積為：4.440+2.306 6.746 m2由于 a，所以不需要加盤(pán)管。7 附件及開(kāi)孔設(shè)計(jì)7.1 開(kāi)孔及補(bǔ)強(qiáng)7.1.1 開(kāi)孔開(kāi)孔及管口表符號(hào)用途/名稱(chēng)公稱(chēng)尺寸/mm接管規(guī)格/mm接管外伸長(zhǎng)度/mm標(biāo)準(zhǔn)號(hào)法蘭形式連接面形式a人孔4004026150hg20594 wnsob測(cè)溫孔50573.5120hg20595wnrfc備用口50573.5120hg20595wnrfd進(jìn)料口808

17、94120hg20595wnrfe備用口50573.5120hg20595wnrfs1,2視鏡口80l1,2蒸汽進(jìn)出口50573.5120hg20595wnrfl3冷凝水出口50573.5120hg20595wnrfn出料口80894120hg20595wnrfwn帶頸平焊法蘭；so帶頸平焊法蘭；rf密封面形式。7.1.2 補(bǔ)強(qiáng)依據(jù)化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，當(dāng)設(shè)計(jì)壓力小于或等于2.5 mpa和接管公稱(chēng)外徑小于或等于89 mm時(shí)，殼體開(kāi)孔可不另行補(bǔ)強(qiáng)。所以，各開(kāi)孔只有人孔需要補(bǔ)強(qiáng)。采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)圈與器壁采用搭接結(jié)構(gòu)，材料與器壁相同。為了焊接方便，把補(bǔ)強(qiáng)圈放在外面，單面補(bǔ)強(qiáng)，依據(jù)設(shè)計(jì)條件以及gb15

18、0規(guī)定，選用補(bǔ)強(qiáng)圈厚度為1.5，即1.54.566.84mm，取8mm。其中：mm7.2 軸封由于反應(yīng)是加壓的，故在軸與上封頭之間應(yīng)有軸密封。軸封有機(jī)械密封和填料密封。機(jī)械密封多用在要求較高的場(chǎng)合，其泄漏量小，壽命長(zhǎng)，摩擦損耗功率小等優(yōu)點(diǎn)，但裝拆困難，特別是安裝技術(shù)要求高，成本高，不適用于小生產(chǎn)場(chǎng)合。填料密封有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，造價(jià)低廉，摩擦損耗功率大，有一定泄漏等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)反應(yīng)釜壓力不高，電機(jī)功率選得較大，因此比經(jīng)濟(jì)方面考慮，采用填料密封：石墨石棉填圈。并選用配套的jxld型機(jī)座，相關(guān)參數(shù)如下(mm)：jxld型型機(jī)型軸徑dhh3重量kgjxld665660156130外型及聯(lián)接尺寸h1

19、h2h4d1d2d3d4d5d6n1-m1f2b2n2400205504003603165304804108-m128221218各尺寸符號(hào)示意圖：jxld型機(jī)座示意圖7.3 底座底座焊接在釜體的上封頭上。減速機(jī)的機(jī)座和軸封裝置的定位安裝面均在底座上，這樣可使兩者在安裝時(shí)有一定的同心度，保證攪拌軸既可與減速機(jī)順利連接，又可使使攪拌軸穿過(guò)軸封裝置，進(jìn)而能夠良好運(yùn)轉(zhuǎn)。選用底座材料為q235-a。安裝時(shí)，先將攪拌軸、減速機(jī)及機(jī)座與軸封裝置同底座裝配好，放在上封頭上，位置找準(zhǔn)試運(yùn)轉(zhuǎn)順利后才將底座點(diǎn)焊定位于封頭上然后卸去整個(gè)傳動(dòng)裝置和軸封裝置，再將底座與封頭焊牢。7.4 支座選用耳式支座（簡(jiǎn)稱(chēng)耳座），由

20、筋板和支腳板組成，優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、輕便，為了減少對(duì)器壁產(chǎn)生的局部應(yīng)力，在支座與器壁間加一墊板。如下圖所示：耳式支座示意圖1-墊板；2-筋板；3-支腳板形式、結(jié)構(gòu)、規(guī)格尺寸、材料及安裝要求按jb/t 4725-92耳式支座作標(biāo)準(zhǔn)，采用a型耳式支座（有較寬的安裝尺寸，又稱(chēng)長(zhǎng)臂支座），標(biāo)準(zhǔn)耳式支座材料選用q235-af。設(shè)備總重量估算：每釜投料量：由物料衡算可知投料量為：1788.05 kg反應(yīng)釜質(zhì)量：筒體、封頭、夾套均為碳素鋼，其密度為：筒體質(zhì)量： kg上、下封頭的質(zhì)量：由化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)可查得，公稱(chēng)直徑為1400 mm 的標(biāo)準(zhǔn)橢圓型封頭的質(zhì)量為：183 kg，所以上、下封頭的質(zhì)量為： kg夾套的質(zhì)量

21、： kg則反應(yīng)釜的總質(zhì)量為：923 kg聯(lián)苯質(zhì)量： kg傳動(dòng)裝置質(zhì)量：考慮電動(dòng)機(jī)、減速器、攪拌機(jī)及機(jī)座等附屬構(gòu)件，約310 kg故設(shè)備總質(zhì)量為：1788.05 + 923 + 275 +310= 3296.05 kg即設(shè)備總重量為：g3296.059.8132334 n依據(jù)釜徑及支座系列標(biāo)準(zhǔn)，選用允許載荷為60 kn的a型支座，各參數(shù)尺寸見(jiàn)下表：表五 a型支座系列參數(shù)尺寸（mm）支座號(hào)支座本體允許載荷 (kn)適用容器公稱(chēng)直徑dn高度h地腳螺栓支座質(zhì)量（kg）d規(guī)格a型4601000200025030m2411.1底板筋板墊板l1b11s1l2b22l1b11e2001401470160160

22、8315250840標(biāo)記為：jb/t 4725-92，耳座a4，材料為q235-af。二 水洗釜1 水洗釜尺寸設(shè)計(jì)1.1 水洗釜體積進(jìn)料溫度為170，該溫度下異辛醇密度，乙二醇密度。物料所占體積：冷卻水所占：取投料系數(shù)為0.8,則水洗釜體積：1.2 水洗釜直徑和高度選取釜內(nèi)徑，筒體高度=1400 ，由內(nèi)徑選取壁厚的標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭：曲邊高度，直邊高度，內(nèi)表面積，內(nèi)容積，則該釜全容積：與所需體積相當(dāng)，故所選合適。釜的總高度：1.3 壁厚水洗釜在常壓下操作，設(shè)計(jì)壓力為一個(gè)大氣壓，操作溫度為60，選用0cr18ni9作為釜材料，在60許用應(yīng)力為130 mpa。采用雙面焊，局部無(wú)損探傷，取焊縫系數(shù)0.9；

23、一般鋼板負(fù)偏差：；單面腐蝕：，故考慮容器在制造、運(yùn)輸及安裝過(guò)程中的剛度強(qiáng)度要求，取標(biāo)準(zhǔn)壁厚8mm。封頭厚度與筒體厚度相同，亦滿足設(shè)計(jì)要求。2 攪拌器設(shè)計(jì)2.1 液層高度 液層高度：2.2 葉輪選用斜槳式攪拌器。依據(jù)化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：取0.5，即葉輪直徑d14000.5700 mm取6， 即葉片寬度b=d/6700/6116.7 mm，取120mm。取0.25，即葉輪的安裝高度c0.251400=350 mm取z2，即葉片數(shù)為2。2.3 攪拌器的轉(zhuǎn)速依據(jù)化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：攪拌器的轉(zhuǎn)速n、直徑d與葉端切線速度u之間有如下關(guān)系式：葉端切線速度反映了攪拌作用的劇烈程度，根據(jù)攪拌目的、物料性質(zhì)等來(lái)確定，

24、槳式攪拌器的切線速度范圍：1.05.0 m/s，考慮物料，取u3 m/s ，則轉(zhuǎn)速： r/min2.4 攪拌功率設(shè)備采用斜槳式攪拌器，其功率消耗按下式計(jì)算：系數(shù)、及指數(shù)的值與攪拌器的幾何尺寸有關(guān)，按下列公式計(jì)算：其中：乙二醇所占的摩爾比為：同理，可分別求出異辛醇所占的摩爾比為：0.0380，水所占的摩爾比為：0.9281由混合液體的粘度公式：-6.645得=代入各數(shù)值，得：由值查槳式攪拌器功率函數(shù)圖（關(guān)聯(lián)圖），可得0.48，將以上數(shù)值代入總公式，得：，則： kw考慮溫度計(jì)套管等附件后攪拌功率消耗，則：1.22.091.22.51 kw3 攪拌軸設(shè)計(jì)根據(jù)軸的各方面要求較高的特點(diǎn)，選用經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理

25、的45#鋼作為軸的材料，其許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： =3040 mpa。3.1 軸強(qiáng)度計(jì)算軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件是：式中：軸橫截面上的最大剪應(yīng)力，mpa；軸所傳遞的扭距，；軸的抗扭截面系數(shù)，；降低后的材料的許用應(yīng)力，mpa。45鋼取30 mpa 40mpa。而 對(duì)于實(shí)心軸 ，2.51 kw，取=30 mpa，則 36.753.2 軸剛度計(jì)算為了防止攪拌軸產(chǎn)生過(guò)大的扭轉(zhuǎn)變形，從而在運(yùn)轉(zhuǎn)中引起振動(dòng)，影響正常工作，應(yīng)把軸的扭轉(zhuǎn)變形限制在一個(gè)允許的范圍內(nèi)，即規(guī)定一個(gè)設(shè)計(jì)的扭轉(zhuǎn)剛度條件。工程上以單位長(zhǎng)度的扭轉(zhuǎn)角不得超過(guò)許用扭轉(zhuǎn)角作為扭轉(zhuǎn)的剛度條件，即式中：軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角，/m；g攪拌軸材料的剪切彈性模數(shù)，mpa，

26、對(duì)于碳鋼及合金鋼為8.1104mpa；軸截面的極慣性矩，mm4，對(duì)于實(shí)心軸；許用扭轉(zhuǎn)角，/m。對(duì)于一般傳動(dòng)攪拌軸，0.51.0 /m，取0.5 /m，由上述可得實(shí)心軸直徑：25.02攪拌軸的直徑應(yīng)同時(shí)滿足強(qiáng)度和剛度兩個(gè)條件，取兩者較大值，即取d36.75，考慮到軸上鍵或孔對(duì)軸橫截面的局部削弱，以及介質(zhì)對(duì)攪拌軸的腐蝕，將攪拌軸直徑增大并圓整，以便與其他零件相配合，取直徑d =45 。4 傳動(dòng)裝置4.1 電機(jī)與主反應(yīng)釜相同，除了考慮攪拌液體時(shí)克服流體摩擦阻力所消耗的功率之外，還要考慮水洗釜空轉(zhuǎn)時(shí)，克服機(jī)械摩擦阻力所需的功率。因此馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的實(shí)際功率是兩者之和。參照主反應(yīng)釜，馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)際功率2.5

27、1+1.53.66 kw。一般情況啟動(dòng)功率可達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)功率的1.5倍，3.661.55.49 kw，所以實(shí)際選用5 kw的馬達(dá)。選用1500 r/min的y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，安裝形式為v1(直立)型，型號(hào)為y 200 m-4，參數(shù)如下：電動(dòng)機(jī)的選型及相關(guān)參數(shù) 項(xiàng)目 數(shù)值及說(shuō)明 電動(dòng)機(jī)類(lèi)型y系列三相異步電動(dòng)機(jī)標(biāo)定型號(hào)y 200 m-4功率 kw5頻率 hz50電壓 v380轉(zhuǎn)速 r/min1440標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)gb 755-874.2 減速器與主反應(yīng)釜相似，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，選用立式擺線針齒行星減速機(jī)，型號(hào)為：bld 5.5-4-17，參數(shù)如下：減速器的選型及相關(guān)參數(shù)項(xiàng)目數(shù)值及說(shuō)明減速機(jī)類(lèi)型擺線針齒行星減速

28、機(jī)標(biāo)定符號(hào)bld 7.5-4-17公稱(chēng)出軸轉(zhuǎn)速 r/min85公稱(chēng)減速比175 附件及開(kāi)孔設(shè)計(jì)5.1 開(kāi)孔軸孔與攪拌軸相符，取45 mm；進(jìn)、出料孔取50 mm；測(cè)溫孔取25 mm；入水孔取60 mm。水洗釜為常壓操作，不用補(bǔ)強(qiáng)。5.2 軸封水洗釜是常壓操作，采用一般的石墨石棉填圈密封。選用配套的jxld型機(jī)座，各部分尺寸如下(mm)：jxld型機(jī)座選型及相關(guān)參數(shù)jxld型型機(jī)型軸徑dhh3重量kgjxld665660156130外型及聯(lián)接尺寸h1h2h4d1d2d3d4d5d6n1-m1f2b2n2400205504003603165304804108-m128221218聯(lián)軸器：選用剛性突

29、緣式聯(lián)軸器。5.3 支座選用耳式支座，形式、結(jié)構(gòu)、規(guī)格尺寸、材料及安裝要求按jb/t 4725-92耳式支座作標(biāo)準(zhǔn)，采用a型耳式支座，標(biāo)準(zhǔn)耳式支座材料選用q235-af。設(shè)備總重量估算：每釜料液質(zhì)量：水洗釜設(shè)備質(zhì)量：筒體質(zhì)量：上、下封頭的質(zhì)量： kg則 kg傳動(dòng)裝置質(zhì)量：考慮電動(dòng)機(jī)、減速器、攪拌機(jī)及機(jī)座等附屬構(gòu)件，約310 kg故水洗釜設(shè)備和物料總質(zhì)量為：2035+558.57+3102903.57 kg即總重量為：g2957.57 9.8128484.02 n設(shè)備總重量約為30 kn，依據(jù)釜徑及支座系列標(biāo)準(zhǔn)，選用允許載荷為60 kn的a型支座，各參數(shù)尺寸見(jiàn)下表：a型支座系列參數(shù)尺寸(mm)支

30、座號(hào)支座本體允許載荷 (kn)適用容器公稱(chēng)直徑dn高度h地腳螺栓支座質(zhì)量（kg）d規(guī)格a型4601000200025030m2411.1底板筋板墊板l1b11s1l2b22l1b11e20014014701601608315250840標(biāo)記為：jb/t 4725-92，耳座a4，材料為q235-af。三 乙二醇蒸發(fā)器1 主要參數(shù)：180.00 kg；：1431.67 kg；：1593.67 kg料液濃度()：0.11(wt%)質(zhì)量分率；產(chǎn)品濃度()：0.9(wt%)質(zhì)量分率處理量():1593.67(kg/h)加料方式：泡點(diǎn)進(jìn)料原料液溫度：50混合液汽化的溫度：104.52 蒸發(fā)器選型中央循環(huán)

31、管式蒸發(fā)器適用于處理結(jié)垢不嚴(yán)重、腐蝕性較小的溶液。這種蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便，傳熱較好，操作可靠等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛，有標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)器之稱(chēng)。本次設(shè)計(jì)采用的是中央循環(huán)管式蒸發(fā)器，蒸發(fā)過(guò)程中采用飽和蒸汽間壁加熱。常把作熱源用的蒸汽稱(chēng)做一次蒸汽，從溶液蒸發(fā)出來(lái)的蒸汽叫做二次蒸汽。蒸發(fā)設(shè)備的作用是使進(jìn)入蒸發(fā)器的原料液被加熱，部分氣化，得到濃縮的完成液，同時(shí)需要排出二次蒸氣，并使之與所夾帶的液滴和霧沫相分離。3 蒸發(fā)量、加熱蒸汽消耗量及傳熱面積的計(jì)算由已知：原料液流量為1593.67=1593.67/1=1594 kg/h。設(shè)計(jì)加熱蒸汽的絕對(duì)壓強(qiáng)為0.4 mpa，蒸發(fā)室的絕對(duì)壓強(qiáng)為0.12 mpa；根據(jù)化

32、工原理（上冊(cè)）表5-2 蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)k值選取蒸發(fā)器的平均總傳熱系數(shù)為1200 w/(.)。因?yàn)橐叶嫉馁|(zhì)量；水的質(zhì)量為所以原料液組成=（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）本設(shè)計(jì)將乙二醇提純到90%，此時(shí)完成液組成為0.9。3.1 蒸發(fā)量 蒸發(fā)量的計(jì)算公式為3.2 加熱蒸汽消耗量 因乙二醇水溶液組成較大時(shí)，稀釋熱不能忽略，應(yīng)用溶液的焓衡算求加熱蒸汽消耗量，即 由化工原理上冊(cè)附表查得壓強(qiáng)為0.4 mpa時(shí)飽和蒸汽壓的參數(shù)為： 溫度 =143.4 蒸汽焓 液體焓 由化工原理上冊(cè)附表查得壓強(qiáng)為0.12 mpa時(shí)飽和蒸汽壓的參數(shù)為： 溫度 =104.5 蒸汽焓 原料液的焓，完成液的焓將已知值代入焓衡算式：解得 d=

33、1691 kg/h而 q=d(3.3 蒸發(fā)器的傳熱面積所以 為了安全，取s=1.221.53=25.844 蒸發(fā)器主要結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算4.1 加熱管的選擇和管數(shù)的初步估計(jì)蒸發(fā)器加熱管選?。海?的無(wú)縫鋼管 s蒸發(fā)器的傳熱面積，m2 l加熱管長(zhǎng)度，m； d0加熱管外徑，m；當(dāng)加熱管的規(guī)格與長(zhǎng)度確立后，可由下式初步估算所需管子數(shù)，因加熱管固定在管板上，考慮管板厚度所占據(jù)的傳熱面積，則計(jì)算時(shí)的管長(zhǎng)應(yīng)用（l0.1）m.4.2 循環(huán)管的選擇中央循環(huán)管式蒸發(fā)器的循環(huán)管截面積可取加熱管總截面積的40%-100%。加熱管的總截面積可按n計(jì)算。循環(huán)管內(nèi)徑以d1表示，對(duì)于加熱面積較小的蒸發(fā)器，應(yīng)去較大的百分?jǐn)?shù)，取加熱

34、管的面積80%，則 選取管子的直徑為：循環(huán)管管長(zhǎng)與加熱管管長(zhǎng)相同為1.9m。4.3 加熱室直徑及加熱管數(shù)目的確定加熱室的內(nèi)徑取決于加熱管和循環(huán)管的規(guī)格、數(shù)目及在管板的排列方式。 加熱管在管板上的排列方式有三角形排列、正方形排列、同心圓排列。 本次設(shè)計(jì)管子按正三角形排列，取加熱管的管心距 故管束中心線上管數(shù) 初步估算加熱室內(nèi)徑，即 其中 取 。則 查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)壓力容器公稱(chēng)直徑表，選取加熱室殼體內(nèi)徑，壁厚。按加熱管的排列方式和管心距作圖 通過(guò)作圖，求得加熱管數(shù)，而初步估算 其相對(duì)誤差 所以誤差不大，計(jì)算合理，所以加熱室的規(guī)格一次選定。4.4 分離室直徑與高度的確定由附錄查得0.12

35、 mpa壓強(qiáng)蒸汽的密度為0.19868kg/，所以二次蒸汽的體積流量為 確定了分離室的體積，其高度與直徑符合下列關(guān)系， 蒸發(fā)體積強(qiáng)度，m3/(m3.s)；一般用允許值為本次設(shè)計(jì)取允許的蒸發(fā)體積強(qiáng)度u為1.5。利用此關(guān)系確定高度和直徑時(shí)應(yīng)考慮如下原則：(1)分離室的高度與直徑之比。對(duì)于中央循環(huán)管式蒸發(fā)器，其分離室一般不能小于1.8m，以保證足夠的霧沫分離高度。分離室的直徑也不能太少，否則二次蒸汽流速過(guò)大，導(dǎo)致霧沫夾帶現(xiàn)象嚴(yán)重。故本次設(shè)計(jì)取分離室的高度為1.9m。(2)在條件允許的情況下，分離室的直徑盡量與加熱室相同，這樣可使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造方便。(3)高度和直徑都適于施工現(xiàn)場(chǎng)的安放。故分離室直徑為，

36、取圓整值高徑比在12范圍內(nèi)。5 蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備及開(kāi)孔設(shè)計(jì)5.1 接管尺寸的確定（1）溶液的進(jìn)出口 取規(guī)格管。（2）加熱蒸氣進(jìn)口與二次蒸汽出口 取規(guī)格管。（3）冷凝水出口 取規(guī)格管。5.2 氣液分離器蒸發(fā)操作時(shí)，二次蒸汽中夾帶大量的液體，雖在分離室得到初步的分離，但是為了防止損失有用的產(chǎn)品或防止污染冷凝液，還需設(shè)置氣液分離器，以使霧沫中的液體聚集并與二次蒸汽分離，故氣液分離器或除沫器。選擇慣性式除沫器，其工作原理是利用帶有液滴的二次蒸汽在突然改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí)，液滴因慣性作用而與蒸汽分離。在慣性式除沫器的主要尺寸關(guān)系：；其中： ；。由加熱蒸氣進(jìn)口與二次蒸汽出口接管尺寸， 所以： ； ； ； ；

37、從管規(guī)格表格中選用相近的標(biāo)準(zhǔn)管如下： 5.3 蒸汽冷凝器蒸汽冷凝器的作用是用冷卻水將二次蒸汽冷凝。 二次蒸汽與冷卻水直接接觸進(jìn)行熱交換，其冷卻效果好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，價(jià)格低廉，因此被廣泛采用。所以，選用多孔板式蒸氣冷凝器。冷凝器的直徑 選 5.4 淋水板的設(shè)計(jì)淋水板數(shù)： ，淋水板取4塊淋水板間距： ；l末0.15m又l0=d+(0.150.3)m；取 所以?。?；弓型淋水板的寬度：最上面一塊=（0.80.9）d，其他各淋水板b=d/2+0.05 m所以， 淋水板堰高h(yuǎn)： d2039101820直邊高度/mm254050254050設(shè)計(jì)蒸發(fā)罐所用的材料為低碳合金鋼，為了方便，上下封頭材料也選擇

38、低碳合金鋼,壁厚為10 mm，所以選擇直邊高度為40 mm。5.6 底座的選擇底座的選擇主要考慮設(shè)備試水質(zhì)量，本設(shè)計(jì)的試水質(zhì)量為1431.67kg, 依據(jù)加熱室的直徑及支座系列標(biāo)準(zhǔn)，選用允許載荷為20 kn的a型支座，各參數(shù)尺寸見(jiàn)下表：a型支座系列參數(shù)尺寸（mm）支座號(hào)支座本體允許載荷 (kn)適用容器公稱(chēng)直徑dn高度h地腳螺栓支座質(zhì)量（kg）d規(guī)格a型220500100016024m203.0底板筋板墊板l1b11s1l2b22l1b11e125808401001005200160624標(biāo)記為：jb/t 4725-92，耳座a4，材料為q235-af。5.7 法蘭的選擇參考化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，

39、本次設(shè)計(jì)采用平焊法蘭（gb9119.7-78），材料為全為q235-a，具體見(jiàn)下表：連接件管法蘭的選擇（gb9119.7-78）連接件上封頭下封頭加熱蒸汽入口管汽凝冷水管原料液入口管循環(huán)管二次蒸汽出口管公稱(chēng)直徑120080073686048073所選法蘭dg1200dg800dg73dg68dg60dg480dg73鑒于影響連接件的密封性的主要因素為墊片，一般墊片選用耐油橡膠石棉網(wǎng)，厚度為2 mm。6 計(jì)算結(jié)果匯總計(jì)算結(jié)果如下表所示：蒸發(fā)器的主要參數(shù)加熱器直徑800 mm溶液進(jìn)出口內(nèi)徑60 mm加熱管數(shù)目80蒸汽進(jìn)出口內(nèi)徑73 mm分離室直徑1200 mm冷凝水出口內(nèi)徑68 mm分離室高度19

40、00 mm循環(huán)管的直徑480 mm四 過(guò)濾器該設(shè)計(jì)反應(yīng)流程為間歇操作，采用工業(yè)上應(yīng)用較為廣泛的板框壓濾機(jī)。板框壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、占地面積較小而過(guò)濾面積較大，適應(yīng)能力。按國(guó)家編制的壓濾機(jī)系列標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定代號(hào)，根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)需要，選用板框壓濾機(jī)型號(hào)為：bas 20/635-25，具體參數(shù)如下：壓濾機(jī)的選型及相關(guān)參數(shù) 項(xiàng)目 數(shù)值及說(shuō)明種類(lèi)板框壓濾機(jī)型號(hào)bas 20/635-25排出方式暗流式壓緊方式手動(dòng)壓緊操作壓力/mpa0.3框內(nèi)每邊長(zhǎng)/mm635框厚/mm25過(guò)濾面積/20濾框總?cè)莘e/0.262生產(chǎn)能力m3/h8五 其它設(shè)備1 容器儲(chǔ)罐類(lèi)1.1 異辛醇原料儲(chǔ)罐備用原料一周，每天需要異辛醇764.0532292.15 kg（數(shù)據(jù)來(lái)自物料衡算，下同），考慮裝料系數(shù)，即體積為即體積為3.44 ，則一周所需異辛醇體積為3.44724.11，故選用一個(gè)容積為25.0 的原料儲(chǔ)罐。1.2 異辛醇計(jì)量罐每釜反應(yīng)所需異辛醇的質(zhì)量為1187.32 kg，其體積為2.20 （同上），所以選用一個(gè)容積為2.50 的計(jì)量罐。1.3 攪拌配料罐 攪拌罐中添加了催化劑，需要