聚合釜设计参考示例
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
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(3.1.1各岗位控制条件;3.1.2……) 三废处理(3.2.1废水及废液;3.2.2废渣;3.2.3废气) 4设备选型原则
4.1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)
4.2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
6.1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。 6.2设计依据 ……
6.3釜几何尺寸的确定
选定罐体高/径比i= (1.1~1.3)
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 =7.6545m 2 ,容积V h =2.5131m 3 查表得Dg2000的筒体的有关数据如下:
一米高容积V 1=5.309m 3 ; 一米高内表面积F 1=8.17m 2 则筒体高度计算为:
H=(V -V 封)/V 1=(20-2.5131)÷5.309=3.29 m 按材料规格求整为: H=3.2 m 长径比 H/D=3200÷2600=1.23, 釜的实际体积为:
V 实际 = HV 1+V 封 = 3.2×5.309+2.5131 =19.50m 3 釜的实际装料系数为: η实际=V 物/V 实际=15.98÷19.50=0.82
由此可见,聚合釜的尺寸合理。
釜设计最大生产量为:19.50×0.85=……m3
6.4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=8.8503m2 ;容积V h=3.1198m3
聚合釜筒体部分物料的高度:
H物=(V物-V封)/V1=(16-2.5131)÷5.309=2.54m
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+△=2.54+0.18=2.72m
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=2.72×8.80+7.6545=31.6m2
由《化工设备机械基础》式4-5校核:……
传热面积合适。
6.5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?1.1;设计温度?180
聚合釜计算厚度为:
δ= PcD i/(2φ[σ]t-Pc)
=1.1×2600/(2×0.85×180-1.1)=9.38mm
δn =δ+C+△
其中C = C1+C2 C1为钢板负偏差,取0.8mm,C2为腐蚀裕度,取1mm, 则壁厚附加量C=1.8mm
δn=9.38+1.8+△=12.5mm
δe =δn-C=12.5-1.8=10.7mm
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+12.5×2)/10.7=245.33
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=3559.67mm=3560mm
L/D0=3560/2600=2.27
查《外压或轴向受压圆筒几何参数计算图》,得到系数A=0.00018
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=1.86×105 MPa
[P]=2×0.00018×186×109/(3×245.33)=0.1 MPa〈0.7 MPa
所以10 mm厚钢板不适合。
当δn =26mm时,D0/δe =(2600+12.5×2)/26.2=100.19
查《外压或轴向受压圆筒几何参数计算图》,得到系数A=0.0005,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)=68/100.19=0.68MPa
设计外压P=0.7MPa ,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
6.6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0.75MPa;Di为夹套内径;2800mm;φ为焊缝系数,取0.85(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=0.75×2800/(2×0.85×180-0.75)=6.88mm
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2.6mm
那么,δn=6.88+2.6+△=9.68mm =10mm
夹套封头厚度取与夹套筒体相同的厚度10mm
6.7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 =1.25P=1.25×1.1=1.65MPa
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1.70MPa
σT =1.70×(2600+26.2)/2×26.2=34.40MPa
查表得16MnR的屈服极限σs=325MPa
故0.9φσs = 0.9×0.85×325=248.63MPa >34.40MPa =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 =1.25P[σ]/[σ]T =1.25×0.75×180/180=0.94MPa
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1.00MPa
有效厚度δe=δn- C = 10 – 2.6 = 7.4mm
故σT = 1.00×(2800+7.4)/2×7.4=189.69MPa
查表得20R的屈服极限σs=390MPa
故0.9φσs=0.9×0.85×390=298.35MPa >189.69MPa =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0.3MPa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1548.6 ㎏。
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678.0 ㎏。
则聚合釜质量m1=1684×3.29+1548.6×2=8637.56㎏
夹套质量m2=644×2.8+678.0=2481.2㎏
聚合釜总质量m = 8637.56+2481.2 = 11118.76㎏
表6-1 聚合釜有关数据表