一种聚合反应釜的自动控制系统设计

一、说明书摘要

本发明具体涉及一种用于聚合反应釜自动控制系统，完成以反应釜为对象的单片机温度控制和搅拌速度控制系统的硬件开发。可以根据实际需要基本实现对聚合反应釜温度和搅拌速度的自动控制。在对检测到的温度和搅拌速度数据信息处理后，能自动调理到生产所需状态，从而最优避障，实现优化生产。

一种聚合反应釜的自动控制系统

技术领域

本发明为化工设备领域，具体涉及一种反应釜。

背景技术

反应釜是化工生产过程中的重要设备，反应过程中伴随有大量的吸、放热现象，具有大滞后、时变、非线性、反应机理复杂等特点。几十年来，化工行业工业自动化技术随着工艺和装备技术的不断发展而发展，从初期简单的手工操作到连续工艺及负荷不断加大，对生产稳定性要求越来越高，对控制及自动化水平的要求也越来越高，仪表使用越来越普遍，从简单回路的闭环控制到单元装置的全面自动化，使用的控制工具也从气动单元组合仪表、电动单元组合仪表到DCS的广泛应用；控制水平也从单参数简单控制回路到多变量复杂控制回路，先进控制系统、优化控制系统在各种场合都有成功应用的典范。

发明内容

该发明主要设计一种用于聚合釜系统中温度和搅拌速度的自动控制系统。温度控制系统的设计：温度传感器的选择、温度检测和放大调理以及温度控制。搅拌速度控制系统的设计：搅拌器转速检测方案的选择、传感器的选择及信号调理、转速显示、转速控制。控制系统原理组成如下图所示，采用反应釜现场测温，测得信号通过调理电路，经ADC 输入计算机，再经计算机处理通过DAC 输送给输出控制电路，最后输送到执行元件。

1.温度控制

反应釜温度控制对于保证产品质量、产量和安全生产起着至关重要的作用，所以温度控制系统的设计就尤为重要。该发明的温度控制部分，选用铂电阻温度传感器做测温元件，在测量气体等反应速度快的反应介质时，则要选择热电偶做温度传感器。为达到ADC0809的工作电压0-5V，检测信号要通过A/D转换后进入单片机，检测电路后加运算放大电路。信号的转换是通过热电偶输出的模拟信号经A/D转换电路变为数字信号才能被单片机接受，控制回路中又需要将数字信号转变成模拟信号去控制执行机构输出。反应釜温度的控制由输出控制电路来实现，这部分电路主要是来控制阀的开度以实现对温度的控制电气环境。控制调节阀的开度，最终控制冷热水流量，进而调整釜内温度。

2.搅拌速度控制

反应釜的搅拌速度是影响其内部反应速率的一个重要因素。为保证反应能均匀而较快的进行，提高效率，通常在反应釜中装有相应的搅拌装置。且反应速度与搅拌速度成正比，即搅拌速度越快，反应越剧烈。因而搅拌速度也是一重要控制对象。首先通过直接测量搅拌器的转速，来确定现有的搅拌速度。选用效率最高、最可靠的检测装置-光电转速传感器作为转速传感器，确保转速能够在第一时间到达控制系统。选用三相异步电机来带动搅拌装置，为解决异步电动机存在的调速性能差的缺点，通过加装变频器，实现对转速更好的控制。

权利要求书

1. 该聚合反应釜的自动控制系统主要包括调理电路、测温元件、输出控制电路、执行元件等部分构成。

2. 根据权利要求1所述的聚合反应釜的自动控制系统，其特征在于其温度控制部分，主要由温度传感器、温度检测装置和放大调理装置以及温度控制装置构成，其中温度传感器主要采用铂电阻材质，作为测温元件。

3. 根据权利要求1所述的聚合反应釜的自动控制系统，其特征在于其搅拌速度控制部分，主要由光电转速传感器作为转速传感器，确保转速能够在第一时间到达控制系统。

4. 根据权利要求4所述的搅拌速度控制部分，其搅拌带动装置主要采用三相异步电机，可以解决普通异步电动机存在的调速性能差的缺点。

具体实施方式

该发明采用反应釜现场测温，测得信号通过调理电路，经ADC输入计算机，再经计算机处理通过DAC输送给输出控制电路，最后输送到执行元件。

反应釜

反应釜 百科名片

展开 编辑本段反应釜的使用条件 根据搅拌过程的目的与搅拌器造成的流动状态判断该过[1]程所适用的浆型，这是一种比较合用 蒸汽加热反应釜 的方法。 由于苏联的浆型选择有其本国的习惯，所以与我国常用浆型并不尽相同。 推进浆型是把浆型分成快速型与慢速型两类，前者在湍流状态操作，后者在层流状态操作。 反应釜选用时根据搅拌目的及流动状态来决定浆型及挡板条件，流动状态的决定要受搅拌介质的粘度高低的影响。其使用条件比较具体，不仅有浆型与搅拌目的，还有推进的介质粘度范围、搅拌转速范围和槽的容量范围。提出的选型表也是根据搅拌的目的及搅拌时的流动状态来选型，它

的优点还在于根据不同搅拌过程的特点划分了浆型的使用范围，使得选型更加具体。 比较上述表可以看到，反应釜选型的根据和结果还是比较一致的。下面对其中几个主要的过程再作些说明。 编辑本段反应釜的应用 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。 编辑本段反应釜用途及特性 反应釜的广义理解即有物理或化学反应的不锈钢容器，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。随之反应过程中的压力要求对容器的设计要求也不尽相同。生产必须严格按照相应的标准加工、检测并试运行。不锈钢反应釜根据不同的生产工艺、操作条件等不尽相同，反应釜的设计结构及参数不同，即反应釜的结构样式不同，属于非标的容器设备。 不锈钢反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品等生产型用户和各种科研实验项目的研究，用来完成水解、中和、结晶、蒸馏、蒸发、储存、氢化、烃化、聚合、缩合、加热混配、恒温反应等工艺过程的容器。 反应釜是综合反应容器，根据反应条件对反应釜结构功能及配置附件的设计。从开始的进料-反应-出料均能够以较高的自动化程度完成预先设定好的反应步骤，对反应过程中的温度、压力、力学控制（搅拌、鼓风等）、反应物/产物浓度等重要参数进行严格的调控。 反应釜材质一般有碳锰钢、不锈钢、锆、镍基（哈氏、蒙乃尔）合金及其它复合材料。反应釜可采用SUS304、SUS316L等不锈钢材料制造。搅拌器有锚式、框式、桨式、涡轮式，刮板式，组合式，转动机构可采用摆线针轮减速机、无级变速减速机或变频调速等，可满足各种物料的特殊反应要求。密封装置可采用机械密封、填料密封等密封结构。加热、冷却可采用夹套、半管、盘管、米勒板等结构，加热方式有蒸汽、电加热、导热油，以满足耐酸、耐高温、耐磨损、抗腐蚀等不同工作环境的工艺需要。可根据用户工艺要求进行设计、制造。 编辑本段反应釜的分类及选用 反应釜的分类及选用

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。

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。

反应釜说明书

反应釜说明书-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

WJ系列搅拌反应釜使用说明书 前言 感谢您选用“伟杰”牌系列反应釜，请您在安装和使用之前详细阅读本说明书。请根据说明书中安装及使用要求使用，并仔细阅读说明书的安全注意事项，这将对您更好地使用、维护我们的设备有很大的帮助。 因产品的更新改造需要，本公司将周期性修改本说明书中的内容以适应于产品的新功能、新特性，所作改动将增加入新的版本，本公司保留不作通知而对产品说明进行改动的权利。 因用户使用介质或工作参数的特殊性，本公司保留不作通知而修改产品结构和产品零部件的权利。 本设备出厂前，各项性能指标都经过严格的检测，但考虑到运输过程中产生的碰撞、震动等其它因素，可能造成某此部位的损坏，所以当你收到本设备时，如有异常，请及时与本公司联系。 一流的质量、一流的服务，保您满意！ 欢迎再次选用“伟杰”牌系列反应釜。 一、特点及用途： WJ系列反应釜系气--液、液--液、液--固或气--液--固三相化工物料进行化学反应的搅拌反应装置，可使各种化工物料在压力和温度下充分搅拌，以强化传质和传热过程。 本装置主要特点采用机械密封结构，搅拌器与电机传动间采用机械密封联接，由于其良好的接触，能彻底解决普通密封无法解决的泄漏问题，使整个介质各搅拌部件完全处于密封的状态中进行工作，因此，更适合用于各种介质及其它渗透力极强的化学介质进行反应，是石油化工、有机合成、高分子材料聚合、食品等工艺中反应最理想的反应设备。

根据物料腐蚀性能，反应釜主体接触物料材料可选用各种牌号的不锈钢以及钛材、镍材、锆材、钽材、四氟衬里以及其它金属与非金属防腐蚀材料制作，以防止反应物料对主体的腐蚀。 二、主要技术参数： 1、WJ系列主要技术参数： 注明：常规釜盖开口：气相口配针形阀，液相口配针形阀及釜内插底管，加料口，测温口，压力表安全爆破口，釜内冷却盘管进、出口；WJ系列反应釜最大容积到25000L，搅拌转速为 0~350r/min可调；其它参数同WJ系列。对于用户所购反应釜的技术指标依据所购设备的标牌为准，如有特殊配套要求按合同约定。 三、结构简介和工作原理： 1、WJ系列反应釜主要由釜体、釜盖、机械密封、搅拌器、加热器、阀门、内冷却盘管、安全爆破装置、压力表、控制仪等部件组成。 （1）、釜体、釜盖采用不锈钢或其它金属及非金属材料加工制成，釜体与法兰采用螺纹联接或直接焊接而成，釜盖为整体平盖或凸盖，釜体与釜盖的密封采用垫片或釜体锥面与釜盖的球面线密封，两者借用法兰周向均匀分布的主螺栓通过拧紧螺母达到密封。

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

搅拌反应釜课程设计(优选.)

课程设计说明书 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 设计时间：

要求与说明 一、学生采用本报告完成课程设计总结。 二、要求文字（一律用计算机）填写，工整、清晰。所附设备安 装用计算机绘图画出。 三、本报告填写完成后，交指导老师批阅，并由学院统一存档。

目录 一、设计任务书 (5) 二、设计方案简介 (6) 1.1罐体几何尺寸计算 (7) 1.1.1确定筒体内径 (7) 1.1.2确定封头尺寸 (8) 1.1.3确定筒体高度 (9) 1.2夹套几何计算 (10) 1.2.1夹套内径 (10) 1.2.2夹套高度计算 (10) 1.2.3传热面积的计算 (10) 1.3夹套反应釜的强度计算 (11) 1.3.1强度计算的原则及依据 (11) 1.3.2按内压对筒体和封头进行强度计算 (12) 1.3.2.1压力计算 (12) 1.3.2.2罐体及夹套厚度计算 (12) 1.3.3按外压对筒体和封头进行稳定性校核 (14) 1.3.4水压试验校核 (16) （二）、搅拌传动系统 (16) 2.1进行传动系统方案设计 (17) 2.2作带传动设计计算 (17) 2.2.1计算设计功率Pc (17) 2.2.2选择V形带型号 (17) 2.2.3选取小带轮及大带轮 (17) 2.2.4验算带速V (18) 2.2.5确定中心距 (18) (18) 2.2.6 验算小带轮包角 1 2.2.7确定带的根数Z (18) 2.2.8确定初拉力Q (19) 2.3搅拌器设计 (19) 2.4搅拌轴的设计及强度校核 (19) 2.5选择轴承 (20) 2.6选择联轴器 (20) 2.7选择轴封型式 (21) （三）、设计机架结构 (21) （四）、凸缘法兰及安装底盖 (22) 4.1凸缘法兰 (22) 4.2安装底盖 (23) （五）、支座形式 (24) 5.1 支座的选型 (24) 5.2支座载荷的校核计算 (26)

反应釜温度过程控制课程设计

过程控制系统课程设计 课题：反应釜温度控制系统 系别：电气与控制工程学院 专业：自动化 姓名：彭俊峰 学号：092413238 指导教师：李晓辉 河南城建学院 2016年6月15日

引言 (1) 1系统工艺过程及被控对象特性选取 (2) 1.1 被控对象的工艺过程 (2) 1.2 被控对象特性描述 (4) 2 仪表的选取 (5) 2.1过程检测与变送器的选取 (5) 2.2执行器的选取 (6) 2.2.1执行器的选型 (7) 2.2.2调节阀尺寸的选取 (7) 2.2.3调节阀流量特性选取 (7) 2.3控制器仪表的选择 (8) 3.控制方案的整体设定 (10) 3.1控制方式的选择 (10) 3.2阀门特性及控制器选择 (10) 3.3 控制系统仿真 (12) 3.4 控制参数整定 (13) 4 报警和紧急停车设计 (14) 5 结论 (15) 6 体会 (16) 参考文献 (17)

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温度调节模块，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。

乙酸乙酯间歇反应釜课程设计

乙酸乙酯间歇反应釜 工 艺 设 计 说 明 书

目录 前言 (3) 摘要 (4) 一．设计条件和任务 (4) 二.工艺设计 (6) 1. 原料的处理量 (6) 2. 原料液起始浓度 (7) 3. 反应时间 (7) 4. 反应体积 (8) 三. 热量核算 (8) 1. 物料衡算 (8) 2. 能量衡算 (9) 3. 换热设计 (12) 四. 反应釜釜体设计 (13) 1. 反应器的直径和高度 (13) 2. 筒体的壁厚 (14) 3. 釜体封头厚度 (15) 五. 反应釜夹套的设计 (15) 1. 夹套DN、PN的确定 (15) 2. 夹套筒体的壁厚 (15) 3. 夹套筒体的高度 (16) 4. 夹套的封头厚度 (16) 六. 搅拌器的选型 (17) 1. 搅拌桨的尺寸及安装位置 (17) 2. 搅拌功率的计算 (18) 3. 搅拌轴的的初步计算 (18) 结论 (19) 主要符号一览表 (20) 总结 (21) 参考书目 (22)

前言 反应工程课程设计是《化工设备机械基础》和《反应工程》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，学习初次尝试反应釜机械设计。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。 反应工程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： 1、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。 2、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。 3、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。 4、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。

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)

反应釜设计程序.doc

反应釜设计程序 (1)确定反应釜操作方式根据工艺流程的特点，确定反应釜是连续操作还是间歇操作。 (2)汇总设计基础数据工艺计算依据如生产能力、反应时间、温度、装料系数、物料膨胀比、投料比、转化率、投料变化情况以及物料和反应产物的物性数据、化学性质等。 (3)计算反应釜体积 (4)确定反应釜设计（选用）体积和台数。 如系非标准设备的反应釜，则还要决定长径比以后再校算，但可以初步确定为一个尺寸，即将直径确定为一个国家规定的容器系列尺寸。 (5)反应釜直径和筒体高度、封头确定。 (6)传热面积计算和校核。 (7)搅拌器设计。 (8)管口和开孔设计。 (9)画出反应器设计草图（条件图），或选型型号。 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）绘制配料夹套反应釜的总装配图；（7）从总装图中测绘一张零件图或一张部件图。1罐体和夹套的设计1.1 确定筒体内径表4-2 几种搅拌釜的长径比i值搅拌釜种类设备内物料类型长径比i值一般搅拌釜液-固相或液-液相物料i＝1～1.3气-液相物料i＝1～2发酵罐类I＝1.7～2.5 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、筒体内径按式4-1估算：得D=1366mm.式中V－－工艺条件给定的容积，；i——长径比，（按照物料类型选取，见表4-2）由附表4-1可以圆整＝1400，一米高的容积＝1.539 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 ＝0.4362 ，（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==（2.2-0.4362）/1.539=1.146m，圆整高度＝1100mm。按圆整后的修正实际容积由式V=V1m×H1+V封=1.539×1.100+0.4362=2.129 式中；——一米高的容积/m ——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。夹套的内径可根据内径由500~600700~18002000~3000 +50 +100 +200选工艺装料系数=0.6~0.85选取，设计选取＝0.80。1. 4.1夹套高度的计算H2=（ηV-V封）/V1m=0.755m1.4.2.夹套筒体高度圆整为＝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=2.345。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=4.401.4.5实际的传热面积F== 5.6665>3，由《化工设备机械基础》式4-5校核5.6665〉3所以传热面积合适。2夹套反应釜的强度计算强度计算的参数的选取及计算均符合GB150-1998《钢制压力容器》的规程。此次设计的工作状态已知时，圆筒为外压筒体并带有夹套，由筒体的公称直径mm，被夹套包围的部分分别按照内压和外压圆筒计算，并取其中较大者。...[ 过程装备夹套反应釜化工机械化工课程设计] 反应釜设计 摘要

反应釜

反应釜的相关知识 反应釜的相关知识反应釜常用于石油化工、橡胶、农药、染料、医药等行业，用以完成磺化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程，以及有机染料和中间体的许多其它工艺过程的反应设备。低压反应釜，一般是指1.6MPa以下的反应釜。由于工艺条件和介质的不同，反应釜的材料选择及结构也不尽相同，但基本组成是相同的，它包括传动装置、传热和搅拌装置、釜体（上盖、筒体、釜底）、工艺接管等。设备的外观尺寸，一般取反应釜有效高度Hgz/反应釜内径Di=1.0~1.2，如果Hgz/Di＞1.5，则需增设桨叶数。桨叶直径di通常取1/3/Di，上、下桨叶的间距应略大于桨径。在设备的结构上设置必要的传热和搅拌装置是为了强化反应过程。反应釜体普遍采用钢制（或衬里）、铸铁或搪玻璃。 反应釜所用的材料、搅拌装置、加热方法、轴封结构、容积大小、温度、压力等各有异同、种类很多，它们的基本特点分述如下：一、结构反应釜结构基本相同，除有反应釜体外，还有传动装置、搅拌和加热（或冷却）装置等，可改善传热条件，使反应温度控制得比较均匀，并不强化传质过程。 二、操作压力 反应釜操作压力较高。釜内的压力是化学反应产生或由温度升高而形成，压力波动较大，有时操作不稳定，突然的压力升高可能超过正常压力的几倍，因此，大部分反应釜属于受压容器。 三、操作温度 反应釜操作温度较高，通常化学反应需要在一定的温度条件下才能进行，所以反应釜既承受压力又承受温度。获得高温的方法通常有以下几种： 1、水加温 要求温度不高时可采用，其加热系统有敞开式和密闭式两种。敞开式较简单，它由循环泵、水槽、管道及控制阀门的调节器所组成，当采用高压水时，设备机械强度要求高，反应釜外表面焊上蛇管，蛇管与釜壁有间隙，使热阻增加，传热效果降低。 2、蒸汽加热 加热温度在100℃以下时，可用一个大气压以下的蒸汽来加热；100~180℃范围内，用饱和蒸汽；当温度更高时，可采用高压过热蒸汽。 3、用其它介质加热 若工艺要求必须在高温下操作或欲避免采用高压的加热系统时，可用其它介质来代替水和蒸汽，如矿物油（275～300℃）、联苯醚混合剂（沸点258℃）、熔盐（140～540℃）、液态铅（熔点327℃）等。 4、电加热 将电阻丝缠绕在反应釜筒体的绝缘层上，或安装在离反应釜若干距离的特设绝缘体上，因此，在电阻丝与反应釜体之间形成了不大的空间间隙。 前三种方法获得高温均需在釜体上增设夹套，由于温度变化的幅度大，使釜的夹套及壳体承受温度变化而产生温差压力。采用电加热时，设备较轻便简单，温度较易调节，而且不用泵、炉子、烟囱等设施，开动也非常简单，危险性不高，成本费用较低，但操作费用较其它加热方法高，热效率在85%以下，因此适用于加热温度在400℃以下和电能价格较低的地方。 四、搅拌结构 在反应釜中通常要进行化学反应，为保证反应能均匀而较快的进行，提高效率，通常在反应釜中装有相应的搅拌装置，于是便带来传动轴的动密封及防止泄漏的问题。 五、反应釜的工作

夹套反应釜设计

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

连续搅拌釜反应器中乙酸乙酯的水解反应

实验报告 课程名称：化工专业实验指导老师：黄灵仙成绩：________________ 实验名称：连续搅拌釜反应器中乙酸乙酯的水解反应实验类型：反应工程实验 一、实验目的和要求 二、实验内容和原理 三、主要仪器设备 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析 七、讨论、心得 一、实验目的 1．了解和掌握搅拌釜反应器非理想流动产生的原因； 2．掌握搅拌釜反应器达到全混流状态的判断和操作； 3．了解和掌握某一反应在全混釜中连续操作条件下反应结果的测量方法，以及与间歇反应器内反应结果的差别。 二、实验原理 在稳定条件下，根据全混釜反应器的物料衡算基础，有 A m A A A m A A A A x C C C C C C V F r ττ0000)1()()=-=-= （－（1） 对于乙酸乙脂水解反应： OH H C COO CH H COOC CH OH 52-3K 523-+?→?+ A B C D 当C A0=C B0，且在等分子流量进料时，其反应速度(－r A )可表示如下形式： 2 20A 20 2 A 02)1))/exp()A A A A A x kC C C C RT E k kC r -=-==（（（－（2） 则根据文献（物化实验）的乙酸乙酯动力学方程，由（1），（2）可计算出x A 2 20A m )1A A A x kC x C -=（τ（3） 同时由于C A0∝(L 0-L ∞)，C A ∝(L t -L ∞)，由实验值得： )( 100∞ ---=L L L L x t A （4） 式中： L 0,L ∞—— 分别为反应初始和反应完毕时的电导率 L t —— 空时为m τ时的电导率 根据反应溶液的电导率的大小，由（4）式可以直接得到相应的反应转化率，由（3）式计算得到相同条件下的转化率，两者进行比较可知目前反应器的反应结果偏离全混流反应的理论计算值。 专业： 姓名： 学号： 日期： 地点：

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