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摘 要

甘油作为一种重要的化工原料，被应用于很多领域。本设计选用环氧氯丙烷作为原料生产甘油。反应釜是甘油生产工艺流程中的核心设备。本设计为甘油生产工艺流程中反应釜的设计。主要为反应釜的工艺计算，确定反应釜的设计参数并完成对反应釜结构的设计，反应设备的经济评估。

关键词：甘油 合成釜 环氧氯丙烷 工艺计算 结构设计

Design of glycerol reactor with annual output of 150,000 tons

Abstract

As an important chemical raw material, glycerin is used in many fields. This design selects epichlorohydrin as raw material to produce glycerin. Reactor is the core equipment in the process of glycerol production. This design is the design of reaction kettle in the process of glycerol production. Mainly for the process calculation of the reactor, determine the design parameters of the reactor and complete the design of the reactor structure, the economic evaluation of the reaction equipment.

Key words: Glycerol, Synthesis kettle, Epichlorohydrin, Process calculation, Structural design

目录

摘要 II

Design of glycerol reactor with annual output of 150,000 tons III

Abstract III

第一章 绪论 2

1.1研究背景及意义 2

1.2研究内容 2

1.3搅拌反应釜工作原理示意图 3

第二章 反应釜物料衡算 4

2.1环氧氯丙烷制工艺流程 4

2.2物料衡算 4

2.2.1依据 4

2.2.2投料计算量 5

2.2.3碳酸钠溶液配制 6

2.2.4 换热器 6

2.2.5 反应釜 6

2.2.5双效蒸发器 7

2.2.6蒸馏 7

第三章 反应釜的能量衡算及基本工艺数据 8

3.1 反应釜能量衡算 8

3.2反应釜基本工艺数据 8

第四章 反应釜设备计算和选型 9

4.1确定筒体内径 9

4.2确定封头 10

4.3确定筒体高度 10

4.4夹套尺寸 10

4.5夹套反应釜强度稳定性计算 11

4.5.1反应釜厚度强度设计（按内压计算强度） 11

4.5.2反应釜筒体及封头稳定性校核 12

4.6 反应釜的搅拌器 13

4.6.1 搅拌器的选型和安装方式 13

4.6.2 挡板的设计 14

4.7 反应釜的传动装置 14

4.7.1 电机及其连接尺寸 15

4.7.2 减速机 15

4.7.3 凸缘法兰 16

4.7.4安装底盖 17

4.7.5机架 17

4.7.6凸缘法兰，机架，底座连接方式 18

4.7.7联轴器的选型 18

4.7.7轴封装置的确定 19

4.8 反应釜搅拌轴的设计和校核 19

4.8.1 搅拌轴直径的设计 19

4.8.2 搅拌轴的校核 19

4.8.3键的选取 20

4.9 反应釜附件的选型及其尺寸设计 20

4.9.1 反应釜法兰连接结构的设计 20

4.9.2工艺接管及其法兰的设计 21

4.9.3 支座选型及校核 21

4.9.4 人孔的设计 22

4.9.5 视镜的选型 23

4.10 开孔及补强 24

4.10.1 人孔的开孔及补强计算 24

4.10.2 接管的开孔及补强计算 25

第五章 技术经济评估 27

第六章 结语 29

参考文献 30

致谢 32

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

甘油是一种的重要化工原料,在国民生活中的各个领域均有广泛应用。目前随着世界经济的发展，市场对于甘油的需求量也在不断上升。甘油的生产工艺优化是一项值得研究的方向，如何经济，环保，高效的生产甘油是本次设计考虑的问题。

甘油生产的主要设备为反应釜。反应釜的工作原理是通过搅拌器不断地、充分地搅拌反应物料，使反应物料分布均匀，充分反应。釜体为物料提供反应空间；反应温度由传热装置提供，并由温度控制系统控制其反应温度变化；搅拌装置不断搅拌物料使其分布均匀，充分反应；传动装置为搅拌装置和物料运输装置提供动能；轴封装置使釜体形成密闭的反应空间，保证反应空间的稳定，对于反应设备的安全稳定有着至关重要的作用。

反应釜是综合反应器，通过反应条件，可以以较高的自动化完成产品的生产。主要是通过对反应条件：压强、温度、浓度、湿度、换热等参数惊醒行调节进而控制反应过程的速度，产量等。

1.2研究内容

本次设计的主要目的是设计出一台年产达到15万吨甘油的反应釜的设计，在设计的过程中，需要考虑到反应原料的选择，原料的经济性，生产工艺流程中的生成物的物性，如何降低能源消耗，减少环境污染，增加反应过程中副产物的回收利用。

在设计工艺流程及反应釜时，要根据反应物料的反应条件及其物性参数，选择最合理的生产工艺，确定反应釜的类型，并查阅资料，完成反应釜的一个完整设计。其中包含反应釜物料衡算，能量衡算，反应釜设备计算和选型，经济评估等各个方面的内容。

1.3搅拌反应釜工作原理示意图

如图所示：反应釜为夹套式搅拌反应釜。由釜体、夹套、接管和接管法兰等附件、电机、减速机、联轴器、搅拌轴、其他附件。

原料从接管入口进入反应釜，釜体对原料进行搅拌，同时夹套对釜体温度进行控制到反应所需温度条件，反应生成物从接管出料口到达下一步工序。

第二章 反应釜物料衡算

2.1环氧氯丙烷制工艺流程

甘油生产在选择反应原料的时候，根据其原料的生产效率，及其经济性，选择环氧氯丙烷作为生产原料，在碳酸钠溶液中水解制得甘油。在合成釜中反应，生成的产物会含有一定量的水和盐，所以在反应结束后，必须除去产物中的水和盐，此过程在双效蒸发器中进行，可确保分离的盐中甘油的含量在0.5%以下。经过双效蒸发器后的产物粗甘油，再经过蒸馏塔后得到精甘油，塔顶的汽化甘油经过冷凝器后储存。在整个反应中会有副产物盐及其副产聚甘油的产生，所以在整个反应的过程中需要加入回收装置。甘油生产的工艺流程图如下，本设计为反应过程中反应釜的设计。

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