乙酸乙酯反应器设计(4)

漏和明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压将釜体内的水排净，用压缩空气吹干釜体。若质量不合格，修补后重新试压直至合格为止。水压试验合格后再做气压实验。 6.2夹套的液压试验 6.2.1水压试验的压力

[σ]

PT=1.25Pc =1.25×0.25×1=0.31MPa

[σ]t因为0.31MPa?P+0.1=0.35MPa，所以应取PT=0.35MPa 6.2.2强度校核

PT(Dj-δe)0.35×(2700-3.7)σT= = =127.53MPa 2×3.72δe

查《化工设备机械基础》得Q235B的屈服极限σs=235MPa

0.9φσs=0.9×1.0×235=211.5MPa 因为σT=127.53MPa?0.9φσs=211.5MPa 所以水压强度足够 6.2.3水压试验的操作过程

在保持夹套表面干燥的情况下，首先用水将夹套内的空气排空，再将水的压力缓慢升至0.35MPa，保证不低于30min，然后将压力缓慢降至0.25MPa，保压足够长时间，检查所有焊缝和连接部位有无泄漏和明显的残留变形。若质量合格，缓慢降压将夹套内的水排净，用压缩空气吹干夹套。若质量不合格，修补后重新试压直至合格为止。水压试验合格后再做气压实验。 七、搅拌器

在反应釜中，为增快反应速率，强化传质或传热效果以及加强混合等作用，常装有搅拌装置，搅拌装置通常包括搅拌器和搅拌轴。搅拌轴由电动机通过联轴直接带动或经过减速机减速后间接带动。

搅拌设备规模、操作条件及液体性质覆盖面非常广泛，选型时考虑的因素主要有两方面。一是介质的黏度，一是搅拌过程的目的和搅拌器能造成的流动形态。

根据浆叶的结构，常用的搅拌器有：浆式、框式、锚式、涡轮式、推进式等。因为该搅拌器主要是为了实现物料的均相混合，所以，推进式、浆式、涡轮式等都可以选择。本次设计选用涡轮式搅拌器。 7.1搅拌桨的尺寸与安装位置

搅拌桨的叶轮直径与反应釜的筒体直径比一般为0.2~0.5，一般取为0.33，所以叶轮的直径

d=0.33Di=0.33×2500=825mm，取d=850mm 由《压力容器与过程设备》一书可查得：

叶轮直径d：叶轮叶长度l：叶轮叶片宽度W=20:5:4 叶轮距槽底的安装高度h1=0.7~1.6d 则由上述数据可计算： 叶轮的叶长度

l=0.25d=212.5mm，取l=220mm 叶轮的叶片宽度 W=0.2d=170mm 叶轮距槽底的安装高度

h1=1.0d=850mm

挡板数目设计为6个，垂直安装在槽壁上并从槽壁延伸至液面上，挡板宽度一般可取容器直径的0.1倍

Wb=0.1Di=250mm

桨叶数设计为6片，叶端速度设计为4.0m/s（中度搅拌），则搅拌器的转速为：

4.04.0

n=πd =3.14×0.85 =1.50r/s

为了消除可能出现的打旋现象，强化传质和传热，安装6片宽度为0.25m的挡板，全挡板的条件判断如下：

Wb1.2

(D )nb=0.379?0.35 i所以，符合全挡板条件 7.2搅拌功率的计算

由《化工原理》第三版上册计算方法计算。

由《化工原理》第二版上册查得各物质的黏度计算公式

μ=ATB lgμ=A+B/(C-T) 物料 乙醇 乙酸 乙酸乙酯 A -5.5972 1.2106×106 -4.8721 B -846.95 -3.6612 -452.07 C -24.124 —— -3.4748 各物料的黏度计算结果如下

μ乙醇=0.343mPa/s μ乙酸=0.465mPa/s μ乙酸乙酯=0.213mPa/s

μ水=0.2838mPa/s （直接可查得）

对于非缔合液体混合物的黏度，可采用下式计算： lgμm=?Xilgμi 反应之前:

11.28529.43950.783

lgμm1=91.507 lg0.465+91.507 lg0.343+91.507 lg0.2838 =-0.0410-0.1495-0.3036=-0.4941

μm1=0.321mPa/s 反应之后：

6.92925.08355.1394.356

lgμm2=91.507 lg0.465+91.507 lg0.343+91.507 lg0.2838+91.507 lg0.213

=-0.0252-0.1274-0.3332-0.0320=-0.5178 μm2=0.304mPa/s 平均黏度

μm=（μm1+μm2）/2=0.3125mPa/s 雷诺准数

d2nρ0.852×1.50×1020

Re=μ =3.125×10-4 =3.537×106

由于Re很大，处于湍流区，所以应该安装挡板以消除打旋现象。 由《压力容器与过程设备》查得，当Re=3.537×106时，NP=6.0 则，搅拌功率为：

P=NPρn3d5=9.16KW≈10KW 7.3搅拌轴直径的设计

7.3.1搅拌轴的选材与直径的计算

搅拌轴材料一般是经过轧制或锻造经切削加工的碳素钢或合金钢，对于直径较小的轴，可用圆钢制造。本设计中轴不是很大，所以可以选用圆钢制造的轴。奥氏体型不锈耐酸钢有较高的抗晶间腐蚀能力，对一些有机酸和无机酸具有良好的耐腐蚀性能。本设计中的物料中有乙酸，因此搅拌轴的材料选用奥氏体型不锈耐酸钢1Cr18Ni9Ti。

电动机的功率P=10KW，搅拌轴的转速n=90r/min，材料选用1Cr18Ni9Ti，[τ]=25MPa，剪切弹性模量G=8.1×104MPa，许用单位扭转角[θ]=1o/m。 外力矩：

m[N·m]=9.553×10n =9553×10/90=1061N·m 利用截面法：

MTmax=m=1061N·m MT由τmax=W ≦[τ]得

P

WP≧1061/25=42440N·mm/MPa

搅拌轴为实心轴，则抗扭截面模量为WP=0.2d3≧42440

d≧59.65 可取d=60mm 7.3.2搅拌轴刚度的校核

MTmax180

θmax=GI ×π ×103

P

3P

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