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摘 要

本文主要围绕大型氧化反应器结构设计进行展开，首先对搅拌器设计这一热点问题进行探讨研究，阐述了搅拌器的分类及选型，分析了搅拌桨叶轮半径、倾斜角以及安装高度对搅拌器性能的影响，最后提出对搅拌器桨叶的优化与改进。

参照 GB150-2011. 压力容器及NB/T 47041-2014. 塔式容器，结合反应器工艺要求及特殊的操作条件，进行结构设计及选材。综合质量载荷和地震载荷确定并计算了危险截面的最大弯矩。最后对筒体和裙座所带附件进行校核，满足强度设计要求。

关键词：反应器；结构设计；筒体；裙座

Structure design of large scale oxidation reactor

Abstract

In this thesis, the structure of large-scale oxidation reactor was designed. Firstly, the hot issue of agitator design was discussed, the classification and selection of agitators were described, and the influence of impeller radius, ilt angle and installation height on agitator performance were analyzed, finally the optimization and improvement of agitator blades are proposed.

Combined with reactor process requirements and special operation conditions, GB150-2011. Pressure vessel and NB / T 47041-2014 Tower vessel were referred to structural design and material selection. The maximum bending moment of dangerous section was determined and calculated by combining mass load and seismic load. The accessories of the cylinder and skirt are checked to meet the strength design requirements.

Key Words: Reactor; structure design; Cylinder; skirt

目 录

摘 要 I

Abstract III

第一章 绪论 1

1.1研究意义 1

第二章 搅拌器设计问题 3

2.1搅拌器设计 3

2.1.1分类 3

2.1.2选型 4

2.1.3方法及模型 5

2.2结构参数设计 6

2.2.1搅拌桨叶轮半径 6

2.2.2搅拌桨倾斜角 6

2.2.3搅拌桨安装高度 6

2.2.4优化与改进 6

2.3搅拌器断裂分析及解决 7

2.4小结 7

第三章 反应器结构设计 9

3.1结构说明 9

3.1.1反应器整体说明 9

3.1.2设计参数 9

3.2结构设计 10

3.2.1筒体 10

3.2.2封头 10

3.2.3裙座 11

3.2.4地脚螺栓座 11

3.2.5开口和检查孔 13

3.3附件 13

3.3.1吊耳 13

3.3.2保温层 13

3.3.3开孔和接管 13

3.4部件材料汇总 14

第四章 反应器强度设计 15

4.1主体计算设计 15

4.1.1封头 15

4.1.2筒体 16

4.2反应器的载荷分析 16

4.2.1质量载荷 17

4.2.2偏心载荷 18

4.2.3地震载荷 18

4.2.4风载荷 22

4.2.5最大弯矩 22

4.3筒体的轴向应力校核 22

4.3.1正常操作时筒体的轴向应力校核 22

4.3.2耐压试验时筒体的轴向应力校核 24

4.4裙座校核 25

4.4.1对接处焊缝的校核 25

4.4.2正常操作时裙座底截面校核 25

4.4.3耐压试验时裙座底截面校核 26

4.5地脚螺栓座 26

4.5.1基础环厚度计算 26

4.5.2地脚螺栓设计计算 28

4.5.3筋板 29

4.5.4盖板 30

4.6开孔补强 30

第五章 工程项目经济性评价 33

5.1反应器经济性评价 33

5.1.1选材 33

5.1.2强度计算 33

5.2 反应器投资估算 33

5.2.1 单元设备价格估算 33

5.2.2 总投资估算 34

参考文献 35

致谢 37

第一章 绪论

1.1研究意义

广泛应用于化学、医学和生物领域的通用化工单元操作搅拌^[1]，其设备在各行各业也被普遍用于生产。特别是在化工操作中，它的先决条件是大多数物理过程必不可少的，如加热、冷却、提取液体和吸收气体，需要混合操作才能成功。搅拌装置可进行条件比如浓度、温度、停滞时间可进行很大程度的控制，并适应不同类型的生产。搅拌装置用于反应器，占其总量的百分之八十五且大面积应用于三个大型材料生成操作中^[2]。

近些年来，随着搅拌装置设备的快速发展，它们在如何能够把资源合理利用、提高能源利用效率、降低能源消耗、满足市场需求、对于保护环境的要求等方面面临接踵而至的挑战。搅拌器也愈加大型随着需求设备样式多元化和规模经济化。日立制作所从开始为各种各样的化工用料生产制造了上千台搅拌釜，到现在在容量、直径、长度、压力、温度、功率方面层层递进，屡屡突破，节节升高。在节能方面创新并制造出各式各样的新兴密封手段，取代了传统的装置。大大提高了设备的耐久性，降低了总成本，降低了维修成本，增加了每次维修之间的时间间隔^[3]。

第二章 搅拌器设计问题

2.1搅拌器设计

2.1.1分类

为混合过程提供必要的性能和正确的流动，搅拌器在混合过程中必不可少，布置形式主要分为两种，一种是中心布置，另一种是偏心布置。中心布置时，为了避免形成漩涡，可在搅拌容器内部加装挡板。偏心布置相对于中心布置来说，可以避免中心旋涡的产生。搅拌器在搅拌容器内中心布置时，混合的质量好坏会受不同流动型影响^[4]。流型及其具体样式如下表2-1和图2-1。

表2-1 搅拌流型

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