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70M3聚合釜PVC生产自动化控制过程

PVC 生产自动化控制过程的几个核心问题

———70M 3聚合釜生产工艺

江苏德邦工程有限公司黄鹏

关键词

等温水入料、预测控制函数、热焓、热量平衡、聚合粗料的预估、分散体系、搅拌功率、最大经济流速、摩尔量、缩水率、转化率、压降、初级粒子、自聚、爬坡控制、批次回收、冲洗、质量流量计、转热系数、学动力学方程式、数学模型、经济效益摘要

DCS 及大量的自动化设备的投入，使70M 3聚合釜生产工艺为高度自动化。批量控制、配方管理、联锁和复杂的控制算法保证生产可靠、安全、高效的运行。

本文对70M 3聚合釜生产PVC 工艺自控过程中的关键点如等温水入料的控制、反应放热量的测量及计算、粗料的判断、冷却水最大经济流量的控制等进行了阐释，对控制过程中一些复杂的联锁进行了说明。提出PVC 生产控制技术中可加以改进和提高的地方和方法。前言

这几年国年内聚氯乙烯行业得到快速发展，国内聚氯乙烯的产量有较大提高。老企业加快技术改造的步伐，新的聚氯乙烯企业的发展如雨后春笋。在聚氯乙烯的生产工艺中大都选择大型化、节约化、自动化的生产工艺。70M 3聚合釜生产工艺为高度自动化的生产过程，技术较为成熟，国内这两年新上的聚氯乙烯生产路线大多数为70M 3聚合釜生产工艺，并且在原80年代古德里奇的生产技术上有所改进和创新。

70M 3聚合釜生产工艺以完善的批量控制而著称，其中的控制方案需要考虑周全。在DCS 中对工艺生产的批量控制过程中，不仅有为保证设备生产的安全而设置的大量联锁还有一些复杂的控制算法。下面是PVC 生产自动化控制过程的几个核心问题，希望给同仁们在理解70M 3聚合釜PVC 生产工艺的控制过程有所帮助。一、等温水入料的热平衡

等温自动入料工艺是指：在指定的时间内，将定量的VCM 和脱盐水加入到聚合釜中，并在加料完毕时确保VCM 和脱盐水的混合体系温度达到反应温度。该过程的目标函数属于典型的带多个约束条件的优化问题，拟采用动态优化预测控制技术实现等温自动入料。

预测控制函数：

()F Pi n

Si S VS VP VP Vi S WP W Wt Q Q Q T C T C M T T C M +-=?-?+-∑)()(

M wt ：将要加入的热脱盐水的质量，C w ：脱盐水的比热，T wp ：实际混合体系温度，T s :预测要达到的温度，M vi ：已加入的物料质量，C vp : 在当前时刻加入物料的比热，T vp ：当前加入物料的温度，C vs : 预测温度下的已加入物料的比热，Q si ：为对外的放热量，Q pi ：对内的吸热量，Q F ：为实际要加入物料固有热焓。

加入聚合釜的物料的组分是一定的，它们混合后的温度是要保证达到一固定的反应温度，它们的总热焓是一定的。已加入釜内物料为达到这一温度所需要的热焓由未加入的物料所多带的热焓进行传导。

Twp-T S 为实际混合体系温度与预测混合体系温度之差，当热脱盐水按计算出温度加入一定量后，根据上述热量平衡模型计算出Twp-T S ,利用得出的温度值对该模型进行在线参数修正，计算出剩余的热水需要带进的热量总量来决定下一步热水温度与流量的设定值，此步骤

由DCS 在线执行。

DCS 根据已加入釜内的物料量和温度，和尚需要加入釜内的物料量和温度，分别计算出它们的热焓Q i 。计算总的热量Q 总：

∑15

Q ＝总

计算正要加入无离子水温度的设定值SP ：

sp w T G Q ＋＝

总

w1G SP -

G w1：配方加入的无离子水量，G w2：已加入的无离子水量，T sp ：聚合反应的配方温度

VCM

图1：工艺流程简图

二、聚合粗料的预估

聚合釜分散体系决定PVC 树脂的颗粒形态，分散体系是由分散剂和搅拌共同作用。当聚合釜内随着无离子水和单体的加入，聚合釜搅拌剪切力增大，聚合釜的搅拌功率增大，水和单体加入过程完成后釜内形成水和单体的混合体系，VCM 被分散成液滴，悬浮在水中，加入分散剂后，界面的张力适当降低，更有利于VCM 的分散，形成液滴之后，分散剂吸附在液滴表面，起到保护作用，防止聚并，聚合釜搅拌随着分散体系的稳定形成，它所表现出的功率的不再增加。

当引发剂加入聚合釜后，在聚合温度下，引发剂的分解成自由基，引发VCM 聚合形成PVC 。在搅拌和分散剂的共同作用下，防止PVC-VCM 溶胀粒子的粘并，避免聚合粗料的形成。在聚合前期反应的约1.5个小时内，如分散体系统的不稳定，悬浮在水中的VCM 液滴发生了聚并就将有粗料的产生，分散液滴的聚并使搅拌所受到的剪切力变小，聚合搅拌的功率将随之快速降低。在正常情况下随着聚合反应的进行，自由基将VCM 的双键打开，在前期的约1.5个小时内，聚合釜内的分散液滴内的表层VCM 将形PVC ，由于PVC 粒子和单链的存在，聚合釜内液体的粘度将增大，釜的搅拌功率将增大。

由此可见，根据聚合釜的搅拌功率可预测出聚合粗料的产生。聚合釜的搅拌功率在检测过程中有一定的扰动，在DCS 中要根据一定的算法才能更好的由搅拌功率来预测聚合的粗

料，而不至于由于干扰的存在对聚合粗料产生误判。

DCS 将根据一定算法计算出功率的变化速率和加速度，其值用来判断聚合釜是否会产生粗料。当加速度大于配方设定值时，DCS 将报预粗料；当功率变化速率小于配方中预粗料设定值报预粗料；当功率变化速率再次小于配方中规定粗料设定值时DCS 将报粗料。当计算出的功率变化速率不大于配方中的预粗料规定值并功率的加速度不大于配方中的规定值时，聚合釜内的分散体系正常。三、、釜温控制中的应用

70M 3聚合釜有内冷档板和外半管两套冷却系统，两套冷却系统的数学模型是不同的。聚合为放热反应，要求为恒温控制，两套冷却系统共同将反应热量带走。在不同的冷却水流量作用下两套冷却水的热传导效果将沿着不同的曲线变化。在保证恒温控制的前提下，DCS 将控制两套冷却水系统采用一个最经济的流量进行控制。

如下图为聚合釜温控制框图：

1000F2F1%IVP:TIC-P101%IVP:FIC-P101

SUM

MULT

HIGH

PV:TV-P101

SELECT 1=MANUAL 5=DDC TRANS

AUTO 2=

BIAS%

K DDC

MODE:TIC-P101MANUAL MODE:TIC-P101%IVP：TIC-P101

图2：釜温控制框图

对控制方法描述如下：

1、当温度控制模式为手动时，TIC-P101的输出直接作用于调节阀；

2、当为其它模式时，流量控制和温度控制输出经过高选后，乘增益（100%）加上偏置（0）后作用于调节阀，其中增益用于改变调节回路的放大倍数，偏置用于改变调节平衡时阀的开度用于克服阀的开度死区；

3、冷却水流量有两种控制模式AUTO 和MAN ，外半管夹套的流量设定为350T/H （最大经济流量），内冷档板的流量设定为200T/H （最大经济流量）；

4、冷水调节阀为气闭阀，流量调节回路作用为反，温度控制作用为正，当回路输出越小时阀的开度越大；

5、当引发剂开始加入时，温度开始投串级，因聚合的反应刚刚开始，聚合的放热量较小，所需的冷却水实际流速较低，流量控制回路输出为0，比温度控制回路输出小，以温度回路控制；随着聚合反应加剧，冷却水为带走大量的反应热在温度调节回路的作用下，冷却水流量变大，当流速大于经济流量设定值时，流量的调节回路输出变大，冷却水以最优经济流量进行调节，当流量小于最优经济流量时以温度控制回路进行调节；

6、内冷档板的温度控制以釜内温度为测量值的单回路调节，当刚开始加入引发剂时，釜内的反应开始，因釜内的温度此时略高于设定值，内冷档板的调节阀打开；

7、外半管冷却水调节是以釜温和夹套外半管的出口温度组成的串级调节，当釜温高于设定值时，主环的输出变小，副环的输出变小，调节阀打开，当夹套温度降低时，输出变大，

阀关；

8、当内冷档板的冷却水流速大于最大经济流速时，内冷档板流量控制输出变大，此回路以流量控制；

9、当DCS 系统以冷却水流量和聚合反应温度为测量值两种不同的控制方法来控制釜温时，当冷却水达到最大经济流量，控制作用将选择最大输出，阀门将取小的开度，此时DCS 系统以最经济流速进行釜温的控制。四、聚合反应的热力学方程

聚合反应是一个放热反应，通过其放热的曲线，我们可以掌握反应的进程，反应的强度及反应过程中物料的变化情况。聚合反应过程的热量的测量和计算的精度对聚合反应的监控有着重要意义。如下为聚合反应的热力学方程，DCS 将根据它们进行测量和计算：

Q 吸＝Q 放

Q 放＝Q 化＋Q 机 Q 化＝G 转×K 化

Q 吸＝Q 内＋Q 外＋Q 注＋Q 机械密封水＋Q 大气

dt F Q t

10T

C ????比内内＝ dt F Q t

T C ????比外外＝

dt F Q t

T C ????比注注＝

dt F Q t

T C ????比机械密封水机械密封水＝

dt Q t

T K A ????转大气＝

Q 吸：所有吸热过程所吸收的总热量，Q 放：所有放热过程所释放总热量；Q 化：VCM 生

成PVC 所释放出的化学热量，Q 机：搅拌机械设备因搅拌釜内物质机械能转化的热能；Q 化化学能Q 化和转化成PVC 的VCM 摩尔量成正比，（ K 化＝1530KJ/Kg ）；内冷档板的冷却水和外半管的冷却水为反应过程的主要吸热物质，它们分别吸收和热量Q 内、Q 外，机械密封水和上注水进行釜内后有一定的热量转递，它们分别为Q 注、Q 机械密封水，同时反应釜的温度比大气高，聚合釜向外界大气散发热量Q 大气；F 内、F 外、F 注、F 机械密封水为内冷档板冷却水、外半管冷却水、上注入水及机械密封水的流量，△T 1、△T 2、△T 3、、△T 4分别为内冷档板冷却水、外半管冷却水、上注入水及机械密封水的进出口温差；A 是釜的外壁面积，K 转是釜对大气的综合转热系数，△T 5釜外壁和外界大气的温差。DCS 系统将通过关于聚合热力学方程中流量及温度的在线测量，就可以计算出Q 吸、Q 机。

机吸化＝Q Q Q -

化

机

吸转＝

K G Q Q -

计算出聚合釜内多少VCM 转化成PVC ，为判断反应什么时间结束加入终止剂提供了参考；VCM 的比重（0.92）和PVC 的比重（1.4）不同，当VCM 生成G PVC 重量的PVC 时它的体积变化V 变化，如下公式。它单位时间的变化dt

dV 变化

就是转化的速度，也是缩水率，它是依据转化率进行注水的依据。

??-4.192.0G

VC PVC

P G V ＝变化

五、判断聚合反应的结束

聚合釜内已转化的VCM 和总投料的VCM 的质量比为聚合的转化率，大多情况下当聚合转化率达到80％，聚合釜内的引发剂已没有大的活性，聚合釜的转化速率大大降低，这时就可以加入终止剂，结束聚合反应。转化率在计算的过程中受到多个检测变量的影响，大多厂家仅以转化率作为判断反应是否可以结束的参考数据。

VCM 的分压P VCM 和水蒸汽P 水的分压构成了聚合釜内的压力P 釜，在聚合反应的前期和中期，VCM 处于饱合状态，在温度恒定的情况下聚合釜内的压力是恒定的，如下是聚合釜内压力的公式：

P 釜＝P VCM ＋P 水

)))ln(0.99520.67002

.7362(

435.70exp(03.13K k k

T T e T P ?-??+-?-＝水

)))ln(0831.30

.3614(

076.31exp(03.1K K

VCM T T P ?--?= T K :聚合釜内的绝对温度＝T ＋273

随着反应的进行大量的VCM 都转化成PVC ，PVC 颗料中吸附有一定量的VCM ，VCM 在聚合釜中的状态由富相状态变成不饱合状态，这时聚合釜的压力开始下降。由此可见，聚合釜内的压力变化能直接的反应出聚合反应的情况，所以大多厂家以聚合反应后期的压降作为是否判断反应结束的依据。

在DCS 中计算压降的方法：

P 总压降（n ）＝P 总压降(n-1)＋(P 釜当前- P 饱)/T 釜当前 I n =I n-1+1

P 平均压降=P 总压降/ I n （每单位温度下的平均压降） P 判断压降＝P 饱-P 釜当前＋P 平均压降×T 釜当前

I n ：DCS 在n 时刻的数据采集次数，P 总压降（n ）：DCS 在n 时刻内压降总和，P 釜当前：每个采样时釜内的压力，P 饱：聚合温度内的釜内饱合蒸汽压（也指聚合反应压力），T 釜当前：每个采样时釜内的温度，P 平均压降：一定周期内的平均压降，P 判断压降：用于判断聚合反应是否结束的压降。

当P 判断压降大于0.5Kgf/cm 2时 DCS 发出结束申请，DCS 计算平均压降来反映釜内压力下降的速度，压降越快，平均降压值越大，反应结束的压降越小，即釜结束申请时的压力将会大些，压降快时，加快反应的结束，以压降速度参与聚合结束的判断，对防止PVC 颗粒塌陷，表皮折叠起皱、破裂，保证树脂的疏松程度是非常有益的。当釜内的压力大于正常反应压力1.5 Kgf/cm 2时DCS 将发出声光报警。六、缩短反应时间，聚合反应后期的处理

补允加入引发剂和自加热两种方法对缩短聚合的反应的时间，是聚合反应后期处理的有效方法。

补允加入引发剂。如果引发剂加入量不够或引发剂的活性不足，按照聚合反应时间已进入后期，聚合的压降不明显，转化速率低，压力聚合的反应过程非常缓慢，PVC 的转化率还达不到反应结束的要求，这时可向聚合釜内补加高效引发剂，以加快聚合的进行，缩短聚

合的反应时间。

自加热。在聚合反应的后期，由于引发剂的活性不足，聚合釜内的压力开始下降，但下降的速度非常缓慢，要达到反应的结束压降，需要很长时间，这时聚合的转化率已达到一定的要求，可以停止向聚合釜内冷档板和外半管通冷却水，以提高聚合的反应温度，加速聚合的反应，加快聚合釜内的压降。在聚合釜的自加热过程中要注意控制温度不要超过3℃，釜内压力的监控也是非常必要，当釜温或釜压超过自加热的设定值时，DCS 将向聚合釜提供冷却量。

为缩短反应时间，DCS 在聚合反应的后期将根据不同的情况进行处理。它是对古德里奇控制思想的补允，对提高聚合釜的产能是非常有意义。七、自压回收复杂联锁的说明

图3、图4为自压回收过程中压缩机CM-1F 和CM-2F 的联锁框图。

SP:FAL-R150-PDI

SP:PT-R157

F1=SP:VSP-R158SP:VSP-R158-O

T2=SP:VSP-R158SP:VSP-R157-O

SP:VSP-R156-O T2=SP:VSP-R157F1=SP:VSP-R157F1=SP:VSP-R156

T2=SP:VSP-R156F1=SP:CM-1F

T2=SP:CM-1F BATCH RECOVERY VACUUM PUMP CM-1F

图3：压缩机CM-1F 的联锁图

釜加入终止剂后泵出料，打开釜上阀启动回收程序。当开始回收时，气相进SE-1F ，以

压力和流量低选控制进SE-1F 调节阀FV-R101，压力设定为5Kgf/cm 2，流速以配方量爬坡控制。因为开始回收系统压力FIC-R107.PV 较低，回路输出较小，阀开度较大，回收系统压力上升后，当压力大于回收冷凝气压力0.5 Kgf/cm 2，去回收冷凝器CN-1F 的切断阀打开VSP-R105进行高压回收，当回收压力高时，以回收流量控制回收速度，随着釜浆料泵的出料将近出料结束时，釜开冲冼水，釜上回收阀VSP-P107关闭，由于釜内浆料快要出空，釜内的压力为气相VCM 维系，当冲洗时，气相温度下降，此时出料槽TK-1G 内有较多VCM 气体（水和PVC 含带），回收系统压力高于釜压，随回收的进行当回收系统压力下降时，即釜和出料槽的压差小于设定压差0.5 Kgf/cm 2，再次开启釜上气相回阀VSP-PX07进行釜内VCM 回收，当回收流量低于设定流量高压，启动批次回收压缩机CM-2F/4F 进行压缩机回收，当回收系统的压力低于批次回收最低压力停止回收，冲洗管线，若釜要抽真空在冲洗前开启真空回收系统。

PV:FSL-R151

T2=SP:VSP-R167T2=SP:VSP-R160

SP:VSP-R159-O T2=SP:VSP-R159F1=SP:VSP-R159F1=SP:VSP-R160SP:VSP-R160-O SP:VSP-R167-O F1=SP:VSP-R167SP:MHS-R107-POI21=SP:MHS-R107(FAIL)2=SP:MHS-R107

PV：LSH-R150PV：PSH-R175SP:PY-R160

T2=SP:PU-2F F1=SP:PU-2F CM-2F 图4：压缩机CM-2F 的联锁图

八、怎样预防自压回收中的自聚现象

在回收管线和设备中一定要防止回收VCM 气体的自聚现象。在回收时加入阻聚剂，回收结束时用水对回收管线及设备进行冲洗是必须的操作。

加入阻聚剂。在回收过程中，向回收管线上加入阻聚剂，以消除回收介质中的过氧化合物，防止回收管线和设备内VCM 的聚合。控制回收VCM 的流量和加入阻聚剂的流量，能在有效防止气相自聚的同时减少阻聚剂的用量。

清洗干净。在回收的过程中，有一些小的PVC 颗粒(大部分是初级粒子)随着气相进入回收系统，它和VCM 在回收系统中会进一步反应，形成自聚物堵塞设备管线。所以在批次回收结束时要对回收管线加以冲洗。

DCS 在批次回收的过程中，会自动完成阻聚剂的加入和回收管线的冲洗工作，以确保回收系统不会发生自聚现象。

九、生产技术中可加以改进的地方

随着科学技术的进步原70M 3聚合釜的PVC 生产技术中有些方面我们可加以改进和提高。

工艺：

1、反应结束时的自加热对釜温的提升，出料时对聚合釜壁大流量的冷无离子水的冲洗，可防止聚合釜的粘釜；

2、缓冲剂可改用碳氨节约成本，更方便的控制釜内介质的PH 值；

3、改用旋流或旋风干燥工艺，不仅操作方便并且节能降耗；

4、用垂直塔式汽提，降低汽耗降低PVC 中的VCM 含量，提高树脂的质量；仪表自动化：

1、用质量流量计或涡街流量计代替涡轮（透平）流量计，计量更精确而且可减少维护量，在DCS 中免去温度、压力的补偿算法；

2、由于国产聚合釜内冷档板的材质不锈钢和国外聚合釜材质碳钢镀铬材质不同，聚合釜的数学模型不同，聚合温度的控制算法应根据这一变化进行调整；

1）、调整釜冷却水调节回路的PID 参数，比例作用要加强，积分要减弱，适当加入微分作用；

2）、可加入釜内压力这一能灵敏反应釜温变化的检测点，参于釜温的超前调节；

3）、可根据釜温放热反应的非线性变化，对PID 的调节参数进行分段处理； 3、采用DCS 进行优化控制。根据热力学方程式： Tdt KA ?=dQ ，釜的传热量等于转热面积A 、转热系数K 、和釜内温度和釜冷档板及釜半管冷却水温度的差的乘积，根据转热量可求出釜的转热系数，转热系数的大小和冷却水量的大小和温度决定了釜的生产能力。根据聚合反应的化学动力学方程式(如下)，计算出在不同环境温度下不同传热情况下，最大的VCM 投料量，计算出采用何种引发剂？它的量是多少？从而保证在安全的前提下，单釜的经济效益为最大。

[][]????

??-=210

693.0exp I I t t B T

t -=

1log （A 、B 为常数）

t GR /330Q max =

()??

??????? ??--?=-214

/693.0exp 110%t t M N I r

上面为聚合反应的动力学方程式，[I 0]：引发剂起始浓度，[I]：引发引在时间为t 时的浓

度，t ：为反应时间，t 1/2：引发剂半衰期，T ：聚合反应温度，Q max ：聚合反应最大放热量，G ：氯乙烯投料量，R ：热负荷分布指数，I(%)：引发剂用量占单体重量的百分数，N r ：引发剂理论消耗量，M ：为引发剂分子量。

4、将现场基地式调节器及气动式仪表，改为DCS 或现场总线、电动式仪表，增加操作的方便性，减少维护量；

5、把聚合釜的测温由变送器来完成4-20mA 信号的转换再送入DCS 的模拟量输入卡，不要用DCS 的热电阻卡直接来转换，热电阻卡的量程范围太宽，测温的精度不够，数模转换的因位数产生的误差，对釜温的控制非常不利。结束语

70M 3聚合釜生产工艺采用DCS 及大量的自动化设备，高度的自动化完成助剂的配制、加入、聚合、出料、清洗、涂釜、自压回收、汽提、干燥等工序的自动化生产。批量控制、配方管理、大量的联锁和复杂的控制算法保证生产可靠安全的运行。它的自动化控制思想有很多精彩之处，我们只有进行改造创新，才能推动自控技术的进步。

在我院所承接的国内多家PVC 工程设计项目中，其控制思想得到充分运用。不仅保障了生产的安全运行，提高了生产装置的能力，而且产品的质量非常好，其优级品率可达到95％以上。

江苏德邦工程有限公司

黄鹏

机械搅拌式反应釜设计说明书-罗韦荣

学科过程设备设计说明书题目机械搅拌式反应釜设计说明书姓名罗韦荣学号xxxxxxxxxx 电话 xxxxxxxxxxxxxxx 院系机械与汽车工程学院专业过程装备与控制工程xxxx班指导教师xxxxx xxxxxx xxxxxx

机械搅拌式反应釜设计说明书摘要：夹套反应釜分罐体和夹套两部分，主要有封头和筒体组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置有搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺而定；传动装置是为带动搅拌装置设置的，主要有电动机、减速器、联轴器和传动轴等组成；轴封装置为动密封，一般采用机械密封或填料密封；它们与支座、人孔、工艺接管等附件一起，构成完整的夹套反应釜。本课程设计题目是夹套反应釜，该设备是由筒体、夹套、搅拌轴、减速器和电动机等组成。本设计详细的论证了筒体直径、筒体厚度、筒体的高度设计，材料的选择以及强度、稳定性校核。本设计还涉及到夹套的选择，夹套厚度的计算；从多个角度分成十章分别对釜体厚度、釜体封头以及电机的选择，机架的设计，以及对应的凸缘、联轴器的选择方面做了详细的介绍。本设计中还对法兰、管法兰的选取做了详尽的介绍。本设计选用的是皮带传动，设计中对皮带的选择做了详尽的介绍。设计中参数选取恰到好处，不仅满足了设备的设计要求，而且使设备的操作弹性变大，运行质量得到了保证。关键词：夹套反应釜；搅拌轴；夹套；封头；皮带轮；联轴器；法兰压力容器；设计

Abstract:Jacketed reactor tank and jacketed two parts, mainly consists of cylinder head and more for the medium and low pressure vessel;Stirring device of stirrer and stirring shaft, its form is usually by the process and decide;Set of drive device, transmission device is mainly include motor, reducer, coupling and the shaft, etc;Shaft sealing device for dynamic seal, generally USES mechanical seals or packing seal;Them with the pedestal, manhole, process took over, such as the attachments form a complete set of reaction kettle.This course design topic is jacketed reaction kettle, the device is composed of barrel, jacket, and stirring shaft, gear reducer and motor, etc.This design detailed demonstrates the cylinder diameter, cylinder thickness, the height of the cylinder design, material selection, strength and stability checking This design involves the choice of the jacket, the jacket thickness calculation;Divided into ten chapters, respectively from multiple angles of the kettle body thickness, kettle body, head, and the choice of motor, the design of the frame, as well as the corresponding flange, the selection of coupling is introduced in detail.This design also detail the selection of flange, pipe flange is introduced.In the design of this design is selection of belt transmission, the selection of belt made detailed introduction.Selecting proper design parameters, not only meets the design requirements of the equipment, and make the equipment is large elasticity of operation, running quality guarantee. Keywords: Jacketed reactor;Stirring shaft;Jacket;Head;The pulley; Coupling;Pressure vessel flange;design

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：3 i 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

反应釜设计

宁夏大学课程设计说明书题目: 夹套反应釜设计院系：机械工程学院专业班级：过控10-2班学号：学生姓名：马学良指导教师：贺华 2013-6-27

宁夏大学课程设计（论文）任务书机械工程学院过控教研室

年月日

目录一、设计条件及设计内容分析 (1) 二、搅拌容器尺寸的确定及结构选型 (2) 搅拌釜直径设计计算 (2) 筒体厚度的计算 (2) 筒体封头的设计 (3) 筒体长度H的设计 (4) 外压筒体的壁厚确定 (4) 外压封头的壁厚的设计 (5) 三、夹套尺寸的设计计算 (5) 夹套公称直径DN的确定 (5) 夹套筒体壁厚的设计 (6) 夹套筒体长度H的计算 (6) 夹套封头的设计 (6) 四、反应釜附件的选型及尺寸设计 (7) 封头法兰的设计 (7) 封头法兰尺寸及结构 (7) 封头法兰密封面的选型 (8) 工艺接管 (9) 工艺接管尺寸的确定 (9) 接管垫片尺寸及材质 (11) 手孔的设计 (12) 视镜的选型 (13) 五、搅拌装置的选型与尺寸设计计算 (14) 搅拌轴直径的初步计算 (14) 搅拌轴直径的设计 (14) 搅拌轴刚度的校核 (14) 搅拌轴轴承的选择 (14) 联轴器的选择 (15) 搅拌器的设计 (16) 挡板的设计与计算 (17) 六、传动装置的选型和尺寸计算 (17)

凸缘法兰的选型 (17) 安装底盖的选型 (18) 机架的选型 (19) 安装底盖与密封箱体、机架的配置 (19) 电动机的选型 (20) 减速器的选型 (21) 搅拌轴长度的设计 (21) 搅拌轴的结构 (21) 支座的计算 (21) 密封形式的选择 (23) 七、焊接的形式与尺寸 (24) 八、开孔补强计算 (26) 封头开手孔后削弱的金属面积的计算 (26) 接管起补强作用金属面积的计算 (27) 焊缝起补强作用金属面积的计算 (27) 九、反应釜釜体及夹套的压力试验 (27) 釜体的液压试验 (27) 水压试验压力的确定 (27) 水压试验的强度校核 (28) 压力表量程 (28) 水压试验的操作过程 (28) 釜体的气压试验 (28) 气体实验压力的确定 (28) 气压试验的强度校核 (28) 气压试验的操作过程 (29) 夹套的液压试验 (29) 水压试验压力的确定 (29) 水压试验的强度校核 (29) 压力表量程 (29) 液压试验的操作过程 (29) 十、反应釜的装配图（见大图） (29) 课程设计总结 (30) 参考文献 (31)

模拟理想搅拌反应釜系统

模拟理想搅拌反应釜系统本文由岩征仪器整理模拟理想搅拌反应釜系统连续搅拌釜反应器(CSTRs)也称作理想搅拌反应釜，常用于化学及生物化学行业。这类反应釜可以在稳定状态下运行，具有良好的混合属性，所以我们假定反应釜内的成分是均匀的。使用反应工程接口中的一个新模型，我们能够可视化一个理想反应釜系统内的动力学。理想搅拌反应釜的应用反应釜较常用于化工行业，它具有完美混合条件，并支持液位控制。我们假定这类理想搅拌反应釜内能实现完美混合，而且输出成分与反应釜内材料的成分完全相同。在这类系统中，会不断向反应釜中加入反应物，并连续不断地移出反应产物。下图显示了连续搅拌反应釜的不同部件。连续搅拌釜示意图。

模拟一个级联理想反应釜系统 COMSOL Multiphysics5.0版本提供了理想搅拌反应釜系统模型，其中使用一个新的被称作通用CSTR的反应釜类型，这是反应工程接口中新增的一项功能（点击此处了解本接口的这项新功能及其他更新）。模型设计用于求解液相的一阶不可逆反应，反应物A产生产物B。反应发生在一个包含两个级联反应釜的理想系统中。下图显示了这些反应釜。第一个反应釜的体积vtank1为1m3，第二个反应釜的体积vtank2初始为 1.5m3。反应釜系统的详细描述开始时，两个反应釜中均仅填充了溶剂。含反应物A的溶剂以vf1=1 m3/min的体积流率输入第一个反应釜。第一个反应釜的出口速率设定为vout1 =0.9m3/min。出口流体以vf2=vout1的速度进入第二个反应釜。以vfresh2 =0.5m3/min的速度向第二个反应釜输入新的含反应物A的溶剂。第二个反应釜的出口流速调整为vout2=1m3/min。模型中包括两个停止条件。如果任何一个反应釜的体积为初始体积的1%或更低，计算就将停止。下方的第一张图突出显示了每个反应釜中反应物A及产物B的浓度。

反应釜温度智能控制系统设计 (6)

中北大学毕业设计开题报告学生姓名：李依遥学号：0805054101 学院、系：信息与通信工程学院电气工程系专业：自动化设计题目：反应釜温度智能控制系统设计 ——软件部分指导教师:孟江 2012 年 3 月 15 日

开题报告填写要求 1．开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效； 2．开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3．学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性； 4．学生的“学号”要写全号（如020*******），不能只写最后2位或1位数字； 5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”； 6. 指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。

毕业设计开题报告

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。反应釜在设定恒温条件下，在密闭的容器内，在常压或负压下进行搅拌、反应，并能控制反应溶液的蒸发与回流，是现代化学小样实验、生物制药及新材料合成的理想设备[6]。 3.反应釜的温度控制反应釜温度控制是通过控制两个阀门即加热水阀门和冷却水阀门来实现的，通过搅拌机的搅拌使物料均匀。在升温阶段，打开加热水阀门，对釜内的蛇管通以加热水，使釜温升高，通过控制阀门开度来控制温度升高的速率，当加热到预订反应温度后就停止加热，反应过程中在夹套中通以冷却水，将反应产生的多余热量移走，控制温度保持恒定。导热介质的选择根据各种不同展品的工艺温度要求确定，常见的导热介质又通过热蒸汽和导热油。温度测量常用热电阻或热电偶及其变送器组成。通入反应釜的热导介质要求保持温度恒定，通过调节流入反应夹套的导热介质的流量，来控制反应釜内物料的温度符合工艺要求[7]。二、对反应釜采用的控制技术 1.常规PID控制 PID控制器应用的非常广泛，其设计技术成熟，长期以来形成了典型的结构，它的参数整定方便，结构更改灵活，能满足大多数工业控制要求。PID技术比较简单，易于掌握，是常用的控制技术之一。对于参数不变的控制对象或模型参数变化不显著的控制对象来说，使用PID控制能够达到比较理想的控制效果，而且实现起来非常简单[8]。在本课题的系统设计中，作为被控对象的反应釜由于模型较为复杂，无法建立精确的数学模型，采用PID算法比较方便，但PID算法也存在现场参数调整麻烦，被控对象模型参数难以确定以及外界干扰会使控制漂离最佳工况等问题。针对这些问题，本课题在反应釜温度控制系统中，采用了模糊控制技术与PID相结合的方法来弥补只用PID调节器时的缺憾。 2．模糊控制技术

丁苯橡胶聚合工艺设计书说明书

丁苯橡胶聚合工艺设计书说明书第1篇设计说明书第1章绪论 1.1 设计依据、指导思想 1.1.1 设计依据主要设计依据是吉林化工学院下发的“年产6.5万吨丁苯橡胶装置聚合工段的工艺设计”本科生毕业设计任务书。 1.1.2 指导思想本设计的指导思想是：（1）利用传统乳液聚合生产技术，确保产品质量高，生产过程安全；（2）生产过程尽量采用自动控制，机械化操作；（3）对于易燃易爆场所，设计采用可靠的控制，报警消防设施；（4）设计采用技术成熟完善的传统乳液聚合方法，达到环保的要求，对生产过程中的化学污水的排放要经过处理，以保证环保要求；（5）厂房、车间、设备布置要严格按土建标准，以保证生产和正常进行及操作人员的安全。 1.2 设计地区的自然条件本设计的丁苯橡胶车间拟建在吉林市江北吉化有机合成厂院内。设计地区自然条件如下：土壤最大冻土深度：1.8米土壤设计冻土深度：1.7米全年主导风向：西南风夏季主导风向：东南风年平均风速：3.4米/秒地震裂度：7度年平均降雨量：668.4毫米日最大降雨量：119.3毫米

平均气压：745.66mmH 最高气温：36.6℃ 最低气温：-38℃平均相对温度：71% 最大降雪量：420毫米水温：15℃ 第2章工艺论证 2.1 工艺原理丁苯橡胶是1,3-丁二烯和苯乙烯的共聚物，是一种最通用的橡胶品种，它是按自由基反应机理于乳液中合成的。其反应方程式为： 2.2 生产方法论证丁苯橡胶的生产包括溶聚和乳聚两种工艺。溶聚丁苯橡胶具有低的滚动阻力，又具有很高的抗湿滑性与耐磨性，其滚动阻力比乳聚丁苯橡胶减少20%一30%，抗湿滑性优于顺丁橡胶，耐磨性能也很好，是全天候轮胎的最合适胶料。近几年国际上溶聚丁苯橡胶的消费是一直处于上升趋势。西欧和日本溶聚丁苯橡胶所占总丁苯橡胶消费量的比例为31%左右，一些公司正计划扩大溶聚丁苯橡胶生产能力或新建装置。 1992年以来，溶聚丁苯橡胶的产量呈递增趋势。据有关资料报道，1992年至2000年西欧、美国、日本三地区SSBR平均年增长率为5.9%，而SBR平均年增长率约为1.2%0 1995年，拜耳公司决定停止其在ESBR方面的投资，Hill，的ESBR停产。拜耳认为轮胎制备技术会有一个根本转变，欧洲的消费者将逐步接受“绿色轮胎”;另外，还应该看到以下因素[13]： (1)在现有的溶液聚合装置上花较少的费用就能有效地扩大SR的能力。 (2)溶聚工艺优于乳液聚合和气相聚合工艺，SSBR和BR更能接受长期挑战。 (3)目前越来越趋向于采用优等填料，SSBR可在此方面降低轮胎的滚动阻力做出贡献。

PVC聚合釜

目录第1章前言 (2) 第2章国内外PVC聚合釜结构发展特点 (2) 2.1国内外PVC聚合釜的参数 (2) 2.2聚合釜的结构发展特点 (3) 2.2.1 大型化 (3) 2.2.2 高生产强度 (3) 2.2.3 使用的安全可靠性大大加强 (4) 第3章PVC聚合釜在生产中的应用 (5) 3.1国产釜的系列型谱 (5) 3.2 LF135型PVC聚合釜－基本特性 (5) 3.3 LF110型聚氯乙烯聚合釜 (6) 3.3.1 LF110型聚氯乙烯聚合釜的参数 (6) 3.3.2 LF110型聚氯乙烯聚合釜结构特点 (6) 第4章编程控制器概述 (8) 4.1编程控制器的特点 (10) 4.2编程控制器的功能 (10) 4.3 PLC控制系统的发展前景 (11)

第1章前言随着我国国民经济的高速增长，PVC树脂的需求量也在迅猛增长。据2002年预测，未来8a内我国PVC的需求量将达到每年900-1000万t，成为全球最大的PVC消费国。这也成为目前许多国内PVC生产厂家正在或计划新、改、扩建大型PVC生产装置的主要原因。尤其是近2a，我国正在或计划建设的20万t 以上的大中型PVC装置就有10余套，如山东、辽宁、江苏、河北、四川、云南、福建、内蒙、新疆等地区都有20-40万t/a的PVC装置的建设计划，甚至100万t/a的电石法PVC装置也正在筹划之中。到2010年，预计我国将新增PVC生产能力300万t/a以上。聚合釜是PVC生产装置中的关键设备，若按70m3聚合釜的生产强度计算，上述新增生产能力的PVC生产装置至少还需要70m3聚合釜150台。目前，国内外PVC树脂的生产方法主要有3种，即悬浮法、乳液法和本体法。其中悬浮法生产PVC产量所占比例最大，但近几年乳液法和本体法生产因其树脂的独到之处在国内外也有长足进展。各种生产方法对聚合釜的搅拌、传热均有不同的要求，锦西化工机械(集团)有限责任公司对各种生产方法的PVC聚合釜进行了多年的研究开发，形成了我国的PVC聚合釜系列，并已批量投产。第2章国内外PVC聚合釜结构发展特点 2.1 国内外PVC聚合釜的参数

夹套反应釜设计

nd impr ove idl e land of utilizati on, real a chi eved envir onme nt improved a nd productivity development mut ual prom oting total wi n. Five, firmly implement, promoti ng work ahead, to create hig hlights. T hird depl oyment, impl ementation of seve n, the n it is imperative to stre ngthe n responsibility a nd impr ove the mechanisms and impleme ntation. All localities a nd departments m ust be convi nce d that goal s, goi ng all out, mustering spirit, w ork together t o ensure that thi s year's obje ctives carry out tasks, at the forefront. First, we m ust strengthen the leader shi p to implement. Departments at all level s shoul d always w ork and rural "five water treatment", "three to split" in a n important position, and carry the mai n responsibi lity, main lea der personally, leaders arre sted and layers of responsi bility rank transmissi on pre ssure e stabli she d hierarchical a ccountabilit y, and work together to pr omote the w ork of the mechani sm, a concerted effort pay attention to impleme ntation. County nong ban, flood, three to one dow n to further play a leadi ng catch total, integrate d and coordi nated role of all kinds is "long", "Sheriff" "Inspector" to 0.95m 3 夹套反应釜设计计算说明书一、罐体和夹套设计计算 1.1 罐体几何尺寸计算 1.1.1 选择筒体和封头的形式选择圆柱筒体及椭圆形封头。 1.1.2 确定筒体内径已知设备容积要求0.95m 3 ，按式（4-1）初选筒体内径：式中，V=0.95m 3 ，根据【2】38页表4-2，常反应物料为液-液类型， i =H 1/D 1=1～1.3，取 i =1.3，代入上式，计算得 3 31440.95==1.032i 3.14 1.1V D π?? ? 将D 1的估算值圆整到公称直径系列，取D 1=1100mm ， 1.1.3 确定封头尺寸标准椭圆形封头尺寸查附表4-2，DN=1100mm ，选取直边高度h 2=25mm 。 1.1.4 确定筒体高度当D 1=1100mm, h 2=25mm 时，由【2】附表D-2查得椭圆形封头的容积V 封=0.1980 m 3 ，由附表D-1查得筒体1m 高的容积V 1m =0.950 m 3 ，按式（4-2）: H 1=(V-V 封)/V 1m =（0.950-0.198）/0.95=0.7916m 考虑到安装的方便，取H 1=0.9m ，则实际容积为 V= V 1m ×H 1+ V 封=0.950×0.9+0.198=1.053 m 3 1.2 夹套几何尺寸计算 1. 2.1 选择夹套结构选择【2】39页图4-4 (b)所示结构。 1.2.2 确定夹套直径查【2】表4-3, D 2= D 1+100=1100+100=1200mm 。套封头也采用椭圆形并与夹套筒体取相同直径。 1.2.3 确定夹套高度装料系数η=操作容积/全容积=0.9/0.95=0.85 按式4-4计算夹套高度： H 2≥(ηV- V 封)/ V 1m =(0.85×1.053-0.198)/0.95=0.734 m 取H 2=750mm 。选取直边高度h 2=25mm 。 1.2.4 校核传热面积查【2】附表D-2，由D 1=1100mm ，得罐体封头表面积F 1封=1.3980 m 2 查【2】附表D-1，一米高筒体内表面积F 1m =3.46 m 2 31 4i V D π ?罐体结构示意图

1万吨腈纶聚合釜设计说明书

安徽理工大学课程设计说明书题目：年产1万吨腈纶聚合釜设计说明书院系：材料科学与工程学院专业班级：高分子材料与工程09级1班学号：2009300340 学生姓名：陈志冲指导老师：于秀华王艳丽高俊珊 2012年12月28日

安徽理工大学课程设计（论文）成绩评定表指导教师评语：成绩：____________ 指导教师：______________ 年月日

安徽理工大学课程设计（论文）任务书材料科学与工程学院高分子材料教研室学号2009300340 学生姓名陈志冲专业（班级）高分子09-1班设计题目年产1万吨腈纶聚合釜设计说明书设计技术参数1、腈纶年产量1万吨； 3、总损耗3%； 4、年工作时数7200小时。设计要求1、设计说明书以A4纸输出，字数6000～10000。 2、聚合釜设计图采用1号图纸手工绘制，绘制规范要以国家标准为准，反应釜要经济、合理、安全。工作量1、设计说明书一份（物料衡算为主）。根据生产规模和年工作日及所给配方进行物料衡算，确定工艺流程，完成设备选型。 2、用1号图纸表示出所涉及的反应釜。包括设备的主视图，俯视图。工作计划12.17课程设计动员，指导教师下达课程设计任务书。指导教师介绍课程设计的基本思路和方法。 12.18～12.27学生查阅有关资料，制定设计进度计划。设计计算、论证、绘图。编写设计说明书初稿，审核、校对、编写设计说明书。 12.28 学生上交设计说明书和图纸，指导教师批阅，评定成绩，写出设计总结。参考资料1、陈昀.聚合物合成工艺设计[M].北京：化学工业出版社. 2、张洋.高聚物合成工艺设计基础[M].北京:化学工业出版社. 3、赵德仁等.高聚物合成工艺学[M].北京:化学工业出版社. 4、谭天恩等.化工原理[M].北京:化学工业出版社. 5、倪进方等.化工设计[M].华东理工大学出版社. 指导老师签字教研室主任签字 2012 年12 月17 日

夹套反应釜课程设计

有搅拌装置的夹套反应釜前言《化工设备机械基础》化学工程、制药工程类专业以及其他相近的非机械类专业，对化下设备的机械知识和设计能力的要求而编写的。通过此课程的学习，是通过学习使同学掌握基本的设计理论并具有设计钢制的、典型的中、低、常压化工容器的设计和必要的机械基础知识。化工设备机械基础课程设计是《化工设备机械基础》课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是学生体察工程实际问题复杂性，学习初次尝试化工机械设计。化工设计不同于平时的作业，在设计中需要同学独立自主的解决所遇到的问题、自己做出决策，根据老师给定的设计要求自己选择方案、查取数据、进行过程和设备的设计计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的比较分析，择优选定最理想的方案和合理的设计。化工设备课程设计是培养学生设计能力的重要实践教学环节。在教师指导下，通过裸程设计，培养学生独立地运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识，综合地分析和解决生产实际问题的能力。因此，当学生首次完成该课程设计后，应达到一下几个目的： ⑴熟练掌握查阅文献资料、收集相关数据、正确选择公式，当缺乏必要的数据时，尚需要自己通过实验测定或到生产现场进行实际查定。 ⑵在兼顾技术先进性、可行性、经济合理的前提下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常、安全可

行所需的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施。 ⑶准确而迅速的进行过程计算及主要设备的工艺设计计算及选型。 ⑷用精炼的语言、简洁的文字、清晰地图表来表达自己的设计思想和计算结果。化工设备机械基础课程设计是一项很繁琐的设计工作，而且在设计中除了要考虑经济因素外，环保也是一项不得不考虑的问题。除此之外，还要考虑诸多的政策、法规，因此在课程设计中要有耐心，注意多专业、多学科的综合和相互协调。

间歇式反应釜设计说明书

反应工程课程设计反应釜设计任务书一、设计题目：5×10 3 T/Y 乙酸乙酯反应釜设计 1、用间歇反应器进行乙酸和乙醇的酯化反应，年生产量为5000吨， 2、反应式为()()()()3253252CH COOH A C H OH B CH COOC H R H O S +=+ 3、原料中反应组分的质量比为：::1:2:1.35A B S = 4、反应液的密度为31020/kg m ，并假设在反应过程中不变 5、每批装料、卸料及清洗等辅助操作时间为1小时 678二、

摘要摘要：本选题为年产量为5×103T 的间歇釜式反应器的设计。通过物料衡算、热量衡算，反应器体积为3 19.77m 、换热量为6 2.8710KJ 。设备设计结果表明，反应器的特征尺寸为高297 3.3mm ，直径3000mm ，还对塔体等进行了辅助设备设计，换热则是通过夹套与内冷管共同作用完成。搅拌器的形式为圆盘桨式搅拌器，搅拌轴直径80mm ，搅拌轴长度3601mm 。在此基础上绘制了设备条件图。本设计为间歇釜式反应器的工业设计提供较为详尽的数据与图纸。关键字：间歇釜式反应器; 物料衡算; 热量衡算; 壁厚设计; Abstract: The batch reactor for five million T a year is to be designed. Through the material, heat balance reactor volume, heat transfer. Equipment design results show that the characteristic dimensions for high reactor is 2973.3 mm, diameter is 3000mm, height is 3180mm , the auxiliary equipment also is to be designed , heat is finished through the clip with the common cold tube inside. The mixer for disk paddle type mixer, stirring shaft diameter and length of stirring shaft is 3601mm , diameter is 80mm. Based on the condition of equipment drawing. This design for batch reactor industrial design provides a detailed data and drawings. Key words : batch reactor, Material, Heat balance, Thick wall design,

聚氯乙烯反应釜的设计

摘要随着国内聚氯乙烯行业的竞争越来越激烈，小规模聚氯乙烯生产设备将越来越表现出不经济性。考虑到今后国内新建聚氯乙烯生产设备规模至少将在20万t/a 以上，60m3聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术具有很大的推广前景。由于引进国外60m3以上聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术的设备和技术费用相当昂贵，在今后较长一段时期内，国产化60m3聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术将是企业的理想选择。因此，60m3聚氯乙烯反应釜的设计和成套工艺技术的开发，将极大的推动国内PVC行业的技术进步和长远发展。本次毕业设计是设计一个60m3聚氯乙烯反应釜，考虑到了筒体所受的内压和外压，进行了罐体和夹套内压强度计算，对罐体进行了外压强度校核，另外还设计了搅拌装置与传动装置，并对其进行了强度和刚度校核。关键词：聚氯乙烯; 反应釜；设计 Abstract With the domestic PVC industry more competitive, PVC production equipment for small-scale will become more and more non-economic. Tacking into account the future of domestic new PVC production equipment will be at least more than 200,000t/a, 60m3PVC reactor and packaged process have a great spread. The equipment investments and construction investments for bring in the 60m3 PVC reactor and packaged process is so expensive that the companies should choose the 60m3 PVC reactor and packaged process that we have in the near future. So, the design of the 60m3PVC reactor and the study of packaged process have great historical significance and far-reaching impact in the history of domestic PVC production, will greatly promote the development of domestic PVC industry.This graduation design is to design a 60m3PVC reactor.This design considered the cylinder body from the internal pressure and the external pressure，Tank and jacket were calculated compressive strength，and the tank strength of the external pressure was checked.In addition, I also designed a mixing device and transmission device and checked its strength and stiffness. Key words: PVC; reactor; design

搅拌反应釜计算设计说明书

课程设计设计题目搅拌式反应釜设学生姓名学号专业班级过程装备与控制工程指导教师

“过程装备课程设计”任务书设计者姓名：班级：学号：指导老师：日期： 1.设计内容设计一台夹套传热式带搅拌的反应釜 2.设计参数和技术特性指标简图设计参数及要求容器内夹套内工作压力， MPa 设计压力， MPa 工作温度，℃ 设计温＜100＜150 度，℃ 蒸汽介质有机溶剂全容积，m3 操作容积， m3 传热面积，＞3 m2 腐蚀情况微弱推荐材料Q345R 搅拌器型推进式式 250 r/min 搅拌轴转速轴功率 3 kW 接管表

3.设计要求（1）进行罐体和夹套设计计算；（2）选择接管、管法兰、设备法兰；（3）进行搅拌传动系统设计；（4）设计机架结构；（5）设计凸缘及选择轴封形式；（6）绘制配料反应釜的总装配图；（7）绘制皮带轮和传动轴的零件图 1罐体和夹套的设计 1.1 确定筒体内径当反应釜容积V 小时，为使筒体内径不致太小，以便在顶盖上布置接管和传动装置，通常i 取小值，此次设计取i ＝1.1。一般由工艺条件给定容积V 、筒体内径1D 按式4-1估算：得D=1084mm. 式中 V －－工艺条件给定的容积，3m ；

i ――长径比，1 1 H i D = （按照物料类型选取，见表4-2）由附表4-1可以圆整1D ＝1100，一米高的容积1V 米＝0.953m 1.2确定封头尺寸椭圆封头选取标准件，其形式选取《化工设备机械基础课程设计指导书》图4-3，它的内径与筒体内径相同，釜体椭圆封头的容积由附表4-2 V 封＝0.1983m ，（直边高度取50mm ）。 1.3确定筒体高度反应釜容积V 按照下封头和筒体两部分之容积之和计算。筒体高度由计算 H1==（2.2-0.198）/0.95=0.949m ，圆整高度1H ＝1000mm 。按圆整后的1H 修正实际容积由式 V=V1m ×H1+V 封=0.95×1.000+0.198=1.1483m 式中 V 封m --3封头容积，； 1V 米――一米高的容积3m /m 1H ――圆整后的高度，m 。 1.4夹套几何尺寸计算夹套的结构尺寸要根据安装和工艺两方面的要求。夹套的内径2D 可根据内径1D 由选工艺装料系数η=0.6~0.85选取，设计选取η＝0.80。 1.4.1夹套高度的计算H2=（ηV-V 封）/V1m=0.758m 1.4.2.夹套筒体高度圆整为2H ＝800mm 。 1.4.3罐体的封头的表面积由《化工设备机械基础》附表4-2查的F 封=1.398。 1.4.4一米高的筒体内表面由《化工设备机械基础》附表4-1查的。F1m=3.46 1.4.5实际的传热面积F=4.166>3，由《化工设备机械基础》式4-5校核4.166〉3所以传热面积合适。

实验1连续搅拌釜式反应器停留时间分布的测定

实验一连续搅拌釜式反应器停留时间分布的测定一、实验目的 (1) 加深对停留时间分布概念的理解； (2) 掌握测定液相停留时间分布的方法； (3) 了解停留时间分布曲线的应用。 (4)了解停留时间分布于多釜串联模型的关系，了解模型参数N 的物理意义及计算方法。 (5) 了解物料流速及搅拌转速对停留时间分布的影响。二、实验原理（1）停留时间分布当物料连续流经反应器时，停留时间及停留时间分布是重要概念。停留时间分布和流动模型密切相关。流动模型分平推流，全混流与非理想流动三种类型。对于平推流，流体各质点在反应器内的停留时间均相等，对于全混流，流体各质点在反应器内的停留时间是不一的，在0～∞范围内变化。对于非理想流动，流体各质点在反应器内的停留时间分布情况介乎于以上两种理想状态之间，总之，无论流动类型如何，都存在停留时间分布与停留时间分布的定量描述问题。（2）停留时间分布密度函数E (t ) 停留时间分布密度函数E (t )的定义：当物料以稳定流速流入设备（但不发生化学变化）时，在时间t =0时，于瞬时间dt 进入设备的N 个流体微元中，具有停留时间为t 到(t +dt )之间的流体微元量dN 占当初流入量N 的分率为E (t )dt ，即 ()=dN E t dt N (1) E (t )定义为停留时间分布密度函数。由于讨论的前提是稳定流动系统，因此，在不同瞬间同时进入系统的各批N 个流体微元均具有相同的停留时间分布密度，显然，流过系统的全部流体，物料停留时间分布密度为同一个E (t )所确定。根据E (t )定义，它必然具有归一化性质：

()1∞ =? E t dt （2）不同流动类型的E (t )曲线形状如图1所示。根据E (t )曲线形状，可以定性分析物料在反应器（设备）内停留时间分布。平推流全混流非理想流动图1 各种流动的E (t )～t 关系曲线图（3）停留时间分布密度函数E (t )的测定停留时间分布密度函数E (t )的测定，常用的方法是脉冲法。此法采用的示踪剂，既不与被测流体发生化学反应，又不影响流体流动特性，也就是说，示踪物在反应器（设备）内的停留时间分布与被测流体的停留时间分布相同。所以，当注入一定量Q 的示踪物时，经过t →(t +dt )时间间隔流出的示踪物量占示踪物注入总量Q 的分率就是与示踪物注入同时进入系统的物料中，停留时间为t →(t +dt )的那部分流体物料占总流体的物料的分率，即：亦即： ()()??=V C t dt E t dt Q 或 () ()?= V C t E t Q (3) V ——流体体积流量，(ml/s) Q ——加入的示踪物总量，(mg) C (t )——示踪物的出口浓度，(mg/ml)

反应釜温度过程控制课程设计

过程控制系统课程课题：反应釜温度控制系统系另I」：电气与控制工程学院专业：自动化_____________ 姓名： ________ 彭俊峰_____________ 学号：__________________ 指导教师： _______ 李晓辉_____________ 河南城建学院 2016年6月15日

反应器是任何化学品生产过程中的关键设备，决定了化工产品的品质、品种和生产能力。釜式反应器是一种最为常见的反应器，广泛的应用于化工生产的各个领域。釜式反应器有一些非常重要的过程参数，如：进料流量（进料流量比）、液体反应物液位、反应压力、反应温度等等。对于这些参数的控制至关重要，其不但决定着产品的质量和生产的效率，也很大程度上决定了生产过程的安全性。由于非线性和温度滞后因素很多，使得常规方法对釜式反应器的控制效果不是很理想。本文以带搅拌釜式反应器的温度作为工业生产被控对象，结合PID 控制方式，选用FX2N-PLC 调节模块，同时为了提高系统安全性，设计了报警和紧急停车系统，最终设计了一套反应釜氏的温度过程控制系统。

1系统工艺过程及被控对象特性选取被控对象的工艺过程本设计以工业常见的带搅拌釜式反应器（CSTR）为过程系统被控对象。反应器为标准3盆头釜，反应釜直径1000mm,釜底到上端盖法兰高度1376mm, 反应器总容积，耐压。为安全起见，要求反应器在系统开、停车全过程中压力不超过。反应器压力报警上限组态值为。反应器的工艺流程如图1-1所示。 S8Q A a珑厲娜口图1-1釜式反应器工艺流程图该装置主要参数如表1-1所示。各个阀门的设备参数如表1-2所示，其中，D g为阀门公称直径、K v为国际标准流通能力。表1-1主要测控参数表