聚醚装置80立软泡反应釜设计.pdf

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1、聚醚装置80立软泡反应釜设计张海胜(聚源化学工业股份有限公司，吉林吉林132000)摘要：国内钢铁制造工艺的发展，使原来化学工业中高价位、多进口、传热差的釜类设备向低价位、国产化、传热效率高转变成为可能；尤其是采用先进的复合板制造技术制造的聚醚反应釜，替代了聚醚工业初级阶段的纯进口设备，并在聚醚装置中应用，大大节省了企业生产成本，更重要的是提高了工艺生产中的传热效率．关键词：聚醚；反应釜；设计；80立方米工艺设计给定了软泡聚醚反应釜的容积为80m3，操作压力为-0．098～0．883MPa．反应温度30

2、～130％，釜体材质为复合板06Crl8Nil0／Q345R．内盘管最高工作压力0．5MPa，外半管最高工作压力0．5MPa．内盘管及外半管换热面积分别为147甜和7前．1反应釜高径比的确定在确定了软泡聚醚反应釜的容积后，下面选择合适的装液高度与反应釜直径之比HdD，从而确定筒体内径和高度H。常用搅拌容器设计的装液高径比种类釜内物料的类型H／Di液一固相或液一液相1～1．3一般搅拌罐气一液相l～2发酵罐类1．7～2．5分析聚醚生产过程，釜内有一定量水需要经过真空机组抽出，而釜温是在100。C以上变化，也

3、就是说水以气态被真空机组抽出，此时釜内是气液相并存，且在釜内达到一定绝压后由釜底通入鼓泡氮气，此时也是气液相并存，所以我们以反应釜、分散槽来选择HL／D的系数，考虑到HdD越大对传质传热有利，并减小搅拌功率，取HdD系数为1．75．椭圆封头常用在中低压的情况，根据工艺给定设计压力一0．098～0．883MPa，反应釜选用椭圆封头。对于椭圆形封头，不能直接计算出筒体的内径和高度，在此假设成平底直立封头，通过公式计算出直径nD．：3／—三善i：3／尘罂：3．876m√叮r’爿，∥；J1T。l·)根据椭圆形封

4、头JBll54—73，向下圆整为公称直径3800mm根据H／D=1．75，计算H=6650此时反应釜容积为V=H41／4。叮T8D*D+Vd=83m3复核之后容积偏大，不符合要求。取H=6400，此时，复核V=80．2符合要求。公称直径3800ram的标准椭圆封头容积为7．75m3复核高径比：i-H／D=I．68，复核1～2范围。由此确定直筒高H=6400mm，D=3800mm2釜体筒体壁厚的设计反应釜上装有安全阀，取设计压力P=I．1Pw=1．1x[o．883一(一0．098)]=1．08，圆整取P=

5、I．1MPa，则公称压力为1．6MPa取计算压力Pc=P=1．1MPa，根据规定负偏差小于0．3mm，这里取C1=0．25mm，带夹套的反应釜双面腐蚀，腐蚀裕量C2=2mm，查数据表Q345R弹性模量为2．09x105N／mm2，许用应力值为[tr]t=163MPa，取焊缝系数(p=，0．85，壁厚由S。=i三冬+c代入数据得：40'l妒一／--。Sn=两告‰+o．25+2=17．4mm，圆整至lsmm，同时验证取[cr]t=163MPa正确。综上，Q345R简体厚度为18mm．3封头的计算标准椭圆封头

6、的最小壁厚6=i、』兰万==17．4mm，圆整至8=18mm，即封头厚度与z【口-J妒一u·3／-"。筒体厚度相同(现在采用旋压技术制造封头，封头厚度可以比筒体略大，以弥补旋压造成的减薄)．4夹套的设计：半管夹套传热效率高，内筒承受外压小，使用起来更经济，所以一般选用半管夹餮设计根据《HG20582一1998钢制化工容器强度计算规定》中半圆管夹套容器设计的要求，“半圆管夹套限定使用外径为60、89、114的无缝钢管制成；当使用板材冲压时，限定冲压成相当于同尺寸的半圆管，适用于容器直径760～4300mm

7、，圆筒或封头厚度为4．5～50mm”“半圆管夹套在壳体上布置时，其节距可根据传热工艺需要和焊接工艺需要确定，和壳体强度、刚度设计无关”根据工艺给定条件，外半管换热面积为F=7rff，依据惯例采用外径89的冲压半管，厚度4．5mm，则半管长度为L=87500mm；根据工艺传热描述，反应初首先提高温度，在反应过程中釜底热量不断带走，维持热平衡，所以釜体外半管布置本着底封头到筒体的原则．5内盘管设计反应釜内盘管设计主要有螺旋盘管和竖式蛇管结构，采用螺旋盘管时一般在釜内设置内挡板，而对称布置的机组竖式蛇管本能起

8、到挡板的作用．本设计考虑釜内竖式蛇管结构，对称共4组布置．首先取内盘管为DN50的无缝钢管，材质与釜内壁相同，同为$30408，规格为q)57x3．5mm．根据工艺换热面积为147rd，可以算出釜内换热管长度：三：善：凳翼芸：821320mm可Dj．1斗x3／6确定复合板复合板材采用$30408，工艺介质腐蚀性低，根据市场及复合板制造工艺，选用厚度为3mm的$30408板材．7结语综合以上设计可得公称容积80m3的反应釜经设计后外形尺寸为：