第一章设计任务

第一章 设计任务1 设计题目年产50乙酰水杨酸的反应釜2处理能力年产500t乙酰水杨酸日产500t/00天=67kg天=10165mol/天 1 1 A95 115/9.6%得A1155ml即Ma=1。55t则Mb=1155.5102=.5t催化剂硅钨酸=11555.004283=78.63 设备形式连续操作反应釜 设计基本方法及操作条件年工作日00天,以水杨酸与乙酸酐为基本反应物,以硅钨酸为催化剂收率92.6%，且水杨酸乙酸酐硅钨酸为12.0024，温度控制76到80摄氏度。第二章 设计内容1 确定反应器的形式与材质 本设计是设计乙酰水杨酸（阿司匹林）的工业合成反应釜，年产量500t，设计为连续操作的完全混合流反应器（CSR）,由于反应用的是酸性催化剂，且反应物也是酸性的，所以整个反应体系都属酸性,不易采用不锈钢材质，建议采用搪玻璃材质.2 物料衡算下面为工业合成乙酰水杨酸的化学反应式年产量：500吨年工作日：300天日产量:1.6吨收率：92.6%日产500t/30天=167k/天=1016mol/天 1 1 A% 101592.得A=155mol即Ma1.59t则Mb=1555。02=95t催化剂硅钨酸=15550。0024283786Kg设总投料量：母液量=：1母液量=总投量/7总投量155t+2.95t+7。6Kg=4。63则母液=0。66t由于该反应收率高达92。6，所以可以近似为不可逆反应，设转化率,将水杨酸记为，将乙酸酐记为B，乙酰水杨酸记为R，则该反应的速率方程为 （)=k ，且，k0.92（）。由公式计算得则由得V0。534装量系数为5,则实际容积 确定反应釜台数和连接方式 由于实际体积较小,所以选一个反应釜。4 确定反应釜的直径和筒体高度反应釜容积为0。712，反应器的装料系数为5，搅拌装置配置的电机功率为3K，搅拌轴转速为8r/min,搅拌桨形式为桨式；.1 釜体直径对于直立的反应釜来说，釜体的设备容积通常是指圆柱形筒体及下封头所包含的容积,即 V=VTF式中VT设备筒体部分容积，mV 封头容积，m3根据及选定的L/值，将釜体视为圆柱形筒体,可以初步估算筒体内径，根据以往经验可认为/=1.，且0.71，则=，圆整后i10mm,根据规定取1000mm。2 釜得确定体PN因操作压力为W=.1MPa,查标准得P02MPa4.3 釜体筒体壁厚的设计因釜体上装有安全阀,取=1。1,=1.1=1。0.10.11Pa =14.810120-6=.016MPa由于=00%=15%5，因此可以忽略，取=P=0。1MPa,=1.(100%无损探伤)，0.5 ,因带有夹套，双面腐蚀=1,查表得筒体材料=10Mp 。由公式=得由=+0。25+=1.m取=m。44 釜体封头的设计由题目可得该反应釜的封头采用标准椭圆形封头，类型是EA.P=1。=1。1010。1MPa，。006MP(可忽略，道理同上）压力同釜体=0。11MPa，=.(10无损探伤），=0。25 ,因带有夹套，双面腐蚀=,查表得封头材料=18Mp .由公式得=+0。25+1=。76m取封头与筒体一致，则=6m。.5 筒体高度H的设计由DN=10m查HA标准可知VF=0113m3筒体每米高容积V1=0。785m3 ,则： 筒高估算为H= 圆整取H=7mm。4.6 外压筒体壁厚的设计反应在常压下反应,所以外压筒体壁厚和内压筒体一致，取=m综上所述，取内压和外压两者中最大壁厚,即筒体与封头=mm。5 热量衡算前面已求出，每天需要的生成物体积为0534，乙酰水杨酸密度1443kg m,它的摩尔量为116mo（166Kg）,需要水杨酸1595Kg（1155mol），需要醋酸酐2887。5 ol (950Kg）。 又查资料得水杨酸和醋酸酐的比热容分别为1。64kJ/（kg）、188J/（kg） 查资料得，反应放热反应总放热所以需冷却释放的能量为： 本次设计1个反应釜，则反应釜需要传热量反应釜中加料完成后,混合物中：比热j/（gK)根据经验，取总传热系数K为493w(K)由公式 有 计算得传热面积A=.3校核 符合设计要求。6 辅助设备设计6。1 法兰的设计 (1)法兰的选型：甲型平焊法兰 法兰的标准代号:法兰FF0-0 JB/T4701 法兰的材料：0Cr8Ni10法兰的结构与尺寸公称直径DN/法兰/螺栓D规格数量1001000M2062 密封面形式的选型 因为P=0.25MPa1.Ma， 查文献知密封面采用光滑面或凹凸面。6。3 垫片的设计 垫片法兰的选型、材料垫片选用耐油橡胶石油垫片，材料为耐油橡胶石棉板（2）垫片的结构与尺寸内径d/mm 外径D/m 厚度S/m 00 100 。4 工艺接管的设计（1)温度计接口 采用无缝钢管,伸入釜体内一定长度.配用突面板式平焊管法兰：20592法兰 PL60。6 RF0Cri1Ti。（2）工艺物料进口 采用无缝钢管,管的一端切成，伸入罐内一定长度.配用的突面板式平焊管法兰:HG2052 法兰 L-0。6 RF r18Ni1Ti。（）放料口 采用无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：HG292 法兰 PL10-0。 0Cr8Ni0Ti。与其配套的是手动下展式铸不锈钢放料阀，标记：放料阀6-100 HG1-81-3。（4）安全阀接口 采用无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰：H259 法兰 PL25。 RF 0Cr18N0T。（5）冷凝器接口 采用无缝钢管，接管与封头内表面磨平。配用突面板式平焊管法兰:HG092 法兰 P100-。6 F 0Cr8Ni0i. 管法兰尺寸的设计（1) 管法兰的选型突面板式平焊法兰代号PL 标准号HG2059(2） 管法兰的尺寸查文献2填下表接管名称公称直径接管外径连接 尺 寸法兰厚度密封面厚度法兰内径坡口宽度 安全阀接口231005511411433工艺物料进口5057418814121259温度计接口65611301181441678冷凝器接口放料口10108210174414M161821066 垫片尺寸及材质 管道法兰用软垫片查文献3填下表密封面形式及垫片尺寸接管名称密封面型式垫片尺寸（)垫片材质外径内径厚度安全阀接口RF6434耐油石棉橡胶板工艺物料进口R9612耐油石棉橡胶板温度计接口RF160772耐油石棉橡胶板冷凝器接口、放料口R152152耐油石棉橡胶板.7 固体物料进口的设计固体物料进口的尺寸公称压力（）密封面形式公称直径螺栓直径长度数量1.0MPa突面2502733030M207012总重(）1908420240。9固体物料进口的明细表件号名称数量材料1人孔接管0r8Ni0T螺母153螺栓35法兰11Cr18Ni9Ti5垫片1耐油石棉橡胶板法兰盖11C189T手柄1Q25-8销轴1459开口销235垫圈100HV11轴耳4Q235-A6. 视镜的设计（1） 视镜的选型 带颈视镜（） 视镜的结构视镜主要用来观察设备内物料及其反应情况,也可以作为页面指示镜。常用的视镜有视镜、带颈视镜和压力容器视镜（分别有带颈和不带颈两种）几种.（3) 视镜的规定标记、标准图号、视镜的尺寸和材料 规定标记：视镜 DN=2、P。标准图号:595-4-7视镜的尺寸12视镜玻璃单头螺柱数量直径长度01516013388M138 视镜的材料件号名称数量材料件号名称数量材料视镜玻璃1钢化硼硅玻璃（GJ501986-0)压紧环A32衬 垫2石棉橡胶板(GB398513）5单头螺柱A（G0176）接 缘11Cr1i9Ti6螺母A3（B52-6）6。9 支座的选型及设计(1)支座的选型 由于设备外部设置有100mm的保温层，所以选耳式B型支座,支座数量为4个。（） 支座载荷计算及尺寸的初步设计筒体质量：D10,=6mm，每米质量124.k,则： 0.77124。796.02kg 筒体封头质量:DN=00,=6m的椭圆形封头质量为53.9k，则: =25。9=0。8kg介质质量：介质密度以水计，容积为072,则质量为： 附件质量：人孔约42，其它附件约31g，则:=73kg冷凝器重量:=100kg则重质量为:289k支座最大载荷为：=09.5g1N根据公称直径和最大载荷，查文献1得支座尺寸如下表： B型耳式支座的尺寸（m） 底板 筋板 垫板地脚螺栓支座重量l1b112b22l3b33ed规格 kg25004017029016010312508403024577 搅拌装置的选型与尺寸设计7。1 搅拌轴直径的初步计算（1） 搅拌轴直径的设计 电机的功率=3.0W ,搅拌轴的转速85r/in，材料为5钢 ， 0MP,剪切弹性模量GPa,许用单位扭转角=10/m.由得:（）利用截面法得： （)由 得： 搅拌轴为实心轴,则: 得=34。8mm圆整后考虑腐蚀裕量，取d=0 .（2） 搅拌轴刚度校核 得 所以圆轴的刚度足够，考虑到搅拌轴与联轴器配合,取d=50m .2 搅拌轴临界转速校核计算由于反应釜的搅拌轴转速=8200,故不作临界转速校核计算。3 联轴器的型式及尺寸的设计(1） 联轴器型式的确定 由于选用摆线针轮减速机，所以联轴器的型式选用立式夹壳联轴节（D型）。标记为：DN 50 H5213-6,结构如图.由文献分别确定联轴节的尺寸和零件及材料,尺寸如表，零件及材料如表.由于联轴节轴孔直径50m，因此搅拌轴的直径d调整至50mm.（） 联轴器的尺寸 查文献4填下表夹壳联轴节的尺寸轴孔直径0螺栓数量规格13564290903836M4570100860.4(3） 联轴节的零件及材料夹壳联轴节的零件及材料件号名 称材 料件号名称材料左、右夹壳1Cr18NTi（GB2100)4螺 母0C18NiTi(GB/T 617）2吊环0Cr18Ni9Ti(GB43 ）5螺 栓A-0（GB/ 782)3垫 圈A10(G/T 97.2)7。4 搅拌桨尺寸的设计（） 框式搅拌桨的尺寸 框式搅拌桨的尺寸螺栓螺孔螺栓螺孔数量数量1400M16216.5M18370重量9154017010359不大于0。08(2) 框式搅拌桨零件明细表零件明细表件号名称数量材料件号名称数量材料1桨叶2CrN2Mo2T5螺母8r1NiMoTi横梁2Cr1Ni12MoTi6穿轴螺栓2r18Ni2MoTi3筋板4r18i2o2Ti7螺母r18Ni2oi连接螺栓8Cr8i1M2Ti.5 搅拌轴的结构及尺寸的设计 搅拌轴长度的设计搅拌轴的长度近似由釜外长度、釜内未浸入液体的长度、浸入液体的长度三部分构成.即：L=+，其中=H- （:机架高；M：减速机输出轴长度)=50076424m （：釜体筒体长度；：封头深度;:液体的装填高度）液体装料高度的确定:式中操作容积（m3）;-釜体封头容积(m3）；筒体的内径(m)液体的总装填高度300+275+2=00mm =770+(5)600770mm浸入液体搅拌轴的长度的确定:搅拌桨的搅拌效果和搅拌效率与其在釜体的位置和液柱高度有关.搅拌桨浸入液体内的最佳深度为：（见文献4215)当=时为最佳装填高度；当时，需要设置两层搅拌桨。 由于=770mm1000mm,本设计只需使用单层框式搅拌桨。 搅拌桨浸入液体内的最佳深度为:S=3=260/30mm 故浸入液体的长度=40mm 搅拌轴的长度L为：L=4+014mm 圆整 取100m .课程设计感想这次课程设计让我明白了设计一个反应装置真不容易，很多的资料数据都需要靠自己去查找，很多地方设计都不是很好，对于很多查数据的地方都查得不是很精确,有些地方的设计运用的公式更是需要翻阅大量的文献才能找到，这对设计的难度进一步加大，但是同时更使我明白了我还需要学习的地方还有很多，不是那么一本书就能解决遇到的问题。在完成这次设计的最后我要感谢我们的赵老师的指导和帮助.参考文献1刘俊明。课程设计指导书山西：太原理工大学出版社，010、2申迎华、郝晓刚.化工原理课程设计。北京：化学工业出版社，200、53夏清、陈常贵。化工原理（上册)天津:天津大学出版社,2005、1夏清、陈常贵。化工原理(下册)天津:天津大学出版社，2、吴思方,发酵工厂工艺设计概论，中国轻工业出版社，1955张洪斌,药物制剂工程计术与设备,化学工业出版社,200、药剂学8G规范9洁净厂房设计规范,2010杂志:医药工程设计目录第一章 设计任务1设计题目12 处理能力13 设备形式14 设计基本方法及操作条件1第二章 设计内容21 确定反应器的形式与材质物料衡算2 确定反应釜台数和连接方式34 确定反应釜的直径和筒体高度341 釜体直径42 釜得确定体PN4。 釜体筒体壁厚的设计44.4 釜体封头的设计44.5 筒体高度的设计44.6 外压筒体壁厚的设计55 热量衡算56 辅助设备设计6. 法兰的设计66。2 密封面形式的选型663 垫片的设计66. 工艺接管的设计66。 管法兰尺寸的设计76.6 垫片尺寸及材质76。 固体物料进口的设计6. 视镜的设计69 支座的选型及设计7 搅拌装置的选型与尺寸设计107。1 搅拌轴直径的初步计算102 搅拌轴临界转速校核计算17。3 联轴器的型式及尺寸的设计174 搅拌桨尺寸的设计127。5 搅拌轴的结构及尺寸的设计1课程设计感想14参考文献4文中如有不足，请您见谅！16 / 16