环硅氧烷反应器的设计(附件)
本设备在现代环硅氧烷反应器的基础上，经过认真分析和研究现在该类设备的优点和缺点，并对其进行改进和优化而形成的。最终目的是本设备在提高生产率并为企业和国家创造财富的同时，也为国家的环保及可持续发展注入活力。本文首先介绍了环硅氧烷反应器的基本结构和工作原理，结合釜式反应器的特点，提出对其搅拌器进行改进和优化；并且，进一步根据上述方案对反应器进行设计以及应用SW6软件进行校核；最后，就设计过程中的制造工艺和检测手段进行简要说明。关键词 环硅氧烷，釜式反应器，改进和优化目 录
1 引言 1
1.1 环硅氧烷的性能 1
1.1.1 化学性能 1
1.1.2 物理性能 1
1.2 环硅氧烷的应用 1
1.3 环硅氧烷的制备及其反应特点 1
1.4 反应器 2
1.4.1 反应器的类型 2
1.4.2 反应器的特点 3
1.4.3 反应器的选择 4
1.5 新型反应器的发展与前沿 5
1.6 环硅氧烷反应器的现实意义 6
2 总体方案的设计 6
2.1 环硅氧烷反应釜的现状 7
2.1.1 现代环硅氧烷反应釜的基本结构 7
2.1.2 现代环硅氧烷反应釜的工作原理 9
2.2 新型环硅氧烷反应釜 9
2.2.1 新型环硅氧烷反应釜的整体结构 9
2.2.2 工作原理 10
2.3 工况分析及设备设计参数 10
3 环硅氧烷反应釜与重要部件的设计及其加工的工艺路线 11
3.1 环硅氧烷反应釜 11
3.1.1 反应釜装配图 12
3.1.2 反应釜的工艺路线 13
3.2 筒体的设计 15
3.2.1 筒体材料的选取 15
3.2.2 筒体壁厚 16
3.2.3 筒体强度校核 17
3.2.4 筒体的工艺路线 17
3.3 封头的设计 18
3.3.1 筒体封头的设计 18
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12
3.1.2 反应釜的工艺路线 13
3.2 筒体的设计 15
3.2.1 筒体材料的选取 15
3.2.2 筒体壁厚 16
3.2.3 筒体强度校核 17
3.2.4 筒体的工艺路线 17
3.3 封头的设计 18
3.3.1 筒体封头的设计 18
3.3.2 夹套封头的设计 21
3.3.3 封头的工艺路线 22
3.4 接管的设计 22
3.4.1 接管的选材 23
3.4.2 接管的工艺路线 23
3.5 法兰的选取 24
3.5.1 接管法兰选型 24
3.5.2 筒体连接法兰 25
3.5.3 法兰的工艺路线 25
3.6 其他部件的选取 26
4 环硅氧烷反应釜的制造工艺 26
4.1 板料成形 26
4.2 焊接工艺 26
4.2.1 焊接工艺分类 26
4.2.2 常用焊接坡口与接头 27
4.2.3 焊缝类型 28
5 环硅氧烷反应釜的主要检测手段 29
5.1 无损检测 29
5.2 水压测试 29
结论 30
致谢 31
参考文献 32
1 引言
新式化工反应器的开发研究历来是一个十分重要的课题。当今世界，人们既注重经济效益，又注重保护环境，这就对反应器的结构及性能提出了新的更高的要求，迫使人们不断开发出新式反应器以满足时代的需求。
1.1 环硅氧烷的性能
1.1.1 化学性能
环硅氧烷的种类有很多，其中最常用的是含有甲基的环硅氧烷。其分子式是：[(CH3)2SiO]n 其中 n= 3，4，5，6，7。该类环硅氧烷是一种含硅-氢键的活性类硅氧烷，可以与不饱和烯烃发生反应。
1.1.2 物理性能
环硅氧烷是无色透明的油状液体，沸点175℃，相对密度0.97左右，闪点69℃，无毒。
1.2 环硅氧烷的应用
作为生产硅橡胶、硅油等重要聚有机硅氧烷的中间体，环硅氧烷也可进一步加工成耐高、低温，绝缘性能好，抵抗气候老化，耐臭氧，防辐射性能好的多品种的硅橡胶、硅油。因此，其在化妆品领域、航空航天领域、核工业领域和其它要求耐高、低温，耐辐射领域有着惊人的潜在发展空间。
此外，甲基苯基类环硅氧烷具有较好的生理惰性, 良好的表面活性、抗老化性、耐辐射性以及透光性，可广泛应用于药物和医疗卫生等行业[1]。
综上，可知环硅氧烷具有巨大的应用价值，所以对设备的改进，生产方法的改善，以及其新的制备方法和工艺都颇受关注。
1.3 环硅氧烷的制备及其反应特点
典型的甲基环硅氧烷是由二甲基二氯硅烷经过过量水解、裂解制得[2]。环硅氧烷生产过程中，甲基氯硅烷裂解释放出氯化氢等气体同时发生环硅氧烷的单体聚合过程，裂解过程中需要不断的将氯化氢气体从反应釜中移出，甲基环硅氧烷比较粘稠，传热系数小，同时环硅氧烷还有一定的热敏性，对反应过程温度有一定的要求，不能出现物料内部的局部过热现象，温度过高物料会结焦，从而降低产品的质量，提高了生产制造成本[3]。
1.4 反应器
1.4.1 反应器的类型
目前, 在化工工艺当中我们所采用的反应器种类有很多。按其结构分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器以及移动式反应器[4]。它们分别如1-1图a、b、c、d、e、f所示：
a 釜式反应器 b 管式反应器
c 塔式反应器 d 固体床反应器
e 流化床反应器 f 移动床反应器
图 1-1 反应器类型
1.4.2 反应器的特点
各种反应器在其使用时，有很多相似之处。除去反应物质的相态有很大差别之外，反应器的选用要根据具体的反应要求及其工艺来选择。各类反应器的特点如表1-1所示[5]：
表 1-1
1 引言 1
1.1 环硅氧烷的性能 1
1.1.1 化学性能 1
1.1.2 物理性能 1
1.2 环硅氧烷的应用 1
1.3 环硅氧烷的制备及其反应特点 1
1.4 反应器 2
1.4.1 反应器的类型 2
1.4.2 反应器的特点 3
1.4.3 反应器的选择 4
1.5 新型反应器的发展与前沿 5
1.6 环硅氧烷反应器的现实意义 6
2 总体方案的设计 6
2.1 环硅氧烷反应釜的现状 7
2.1.1 现代环硅氧烷反应釜的基本结构 7
2.1.2 现代环硅氧烷反应釜的工作原理 9
2.2 新型环硅氧烷反应釜 9
2.2.1 新型环硅氧烷反应釜的整体结构 9
2.2.2 工作原理 10
2.3 工况分析及设备设计参数 10
3 环硅氧烷反应釜与重要部件的设计及其加工的工艺路线 11
3.1 环硅氧烷反应釜 11
3.1.1 反应釜装配图 12
3.1.2 反应釜的工艺路线 13
3.2 筒体的设计 15
3.2.1 筒体材料的选取 15
3.2.2 筒体壁厚 16
3.2.3 筒体强度校核 17
3.2.4 筒体的工艺路线 17
3.3 封头的设计 18
3.3.1 筒体封头的设计 18
3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
12
3.1.2 反应釜的工艺路线 13
3.2 筒体的设计 15
3.2.1 筒体材料的选取 15
3.2.2 筒体壁厚 16
3.2.3 筒体强度校核 17
3.2.4 筒体的工艺路线 17
3.3 封头的设计 18
3.3.1 筒体封头的设计 18
3.3.2 夹套封头的设计 21
3.3.3 封头的工艺路线 22
3.4 接管的设计 22
3.4.1 接管的选材 23
3.4.2 接管的工艺路线 23
3.5 法兰的选取 24
3.5.1 接管法兰选型 24
3.5.2 筒体连接法兰 25
3.5.3 法兰的工艺路线 25
3.6 其他部件的选取 26
4 环硅氧烷反应釜的制造工艺 26
4.1 板料成形 26
4.2 焊接工艺 26
4.2.1 焊接工艺分类 26
4.2.2 常用焊接坡口与接头 27
4.2.3 焊缝类型 28
5 环硅氧烷反应釜的主要检测手段 29
5.1 无损检测 29
5.2 水压测试 29
结论 30
致谢 31
参考文献 32
1 引言
新式化工反应器的开发研究历来是一个十分重要的课题。当今世界，人们既注重经济效益，又注重保护环境，这就对反应器的结构及性能提出了新的更高的要求，迫使人们不断开发出新式反应器以满足时代的需求。
1.1 环硅氧烷的性能
1.1.1 化学性能
环硅氧烷的种类有很多，其中最常用的是含有甲基的环硅氧烷。其分子式是：[(CH3)2SiO]n 其中 n= 3，4，5，6，7。该类环硅氧烷是一种含硅-氢键的活性类硅氧烷，可以与不饱和烯烃发生反应。
1.1.2 物理性能
环硅氧烷是无色透明的油状液体，沸点175℃，相对密度0.97左右，闪点69℃，无毒。
1.2 环硅氧烷的应用
作为生产硅橡胶、硅油等重要聚有机硅氧烷的中间体，环硅氧烷也可进一步加工成耐高、低温，绝缘性能好，抵抗气候老化，耐臭氧，防辐射性能好的多品种的硅橡胶、硅油。因此，其在化妆品领域、航空航天领域、核工业领域和其它要求耐高、低温，耐辐射领域有着惊人的潜在发展空间。
此外，甲基苯基类环硅氧烷具有较好的生理惰性, 良好的表面活性、抗老化性、耐辐射性以及透光性，可广泛应用于药物和医疗卫生等行业[1]。
综上，可知环硅氧烷具有巨大的应用价值，所以对设备的改进，生产方法的改善，以及其新的制备方法和工艺都颇受关注。
1.3 环硅氧烷的制备及其反应特点
典型的甲基环硅氧烷是由二甲基二氯硅烷经过过量水解、裂解制得[2]。环硅氧烷生产过程中，甲基氯硅烷裂解释放出氯化氢等气体同时发生环硅氧烷的单体聚合过程，裂解过程中需要不断的将氯化氢气体从反应釜中移出，甲基环硅氧烷比较粘稠，传热系数小，同时环硅氧烷还有一定的热敏性，对反应过程温度有一定的要求，不能出现物料内部的局部过热现象，温度过高物料会结焦，从而降低产品的质量，提高了生产制造成本[3]。
1.4 反应器
1.4.1 反应器的类型
目前, 在化工工艺当中我们所采用的反应器种类有很多。按其结构分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器以及移动式反应器[4]。它们分别如1-1图a、b、c、d、e、f所示：
a 釜式反应器 b 管式反应器
c 塔式反应器 d 固体床反应器
e 流化床反应器 f 移动床反应器
图 1-1 反应器类型
1.4.2 反应器的特点
各种反应器在其使用时，有很多相似之处。除去反应物质的相态有很大差别之外，反应器的选用要根据具体的反应要求及其工艺来选择。各类反应器的特点如表1-1所示[5]：
表 1-1
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