發(fā)酵罐是反應(yīng)設(shè)備(化工生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的主要設(shè)備。其作用：①使物料混合均勻；②使氣體在液相中很好分散；③使固體顆粒在液相中均勻懸浮；④使不均勻的另一液相均勻懸浮或充分乳化；⑤強(qiáng)化相間的傳質(zhì)；⑥強(qiáng)化傳熱。對(duì)于均勻相反應(yīng)，主要是①、⑥兩點(diǎn))，目前已廣泛地用于制藥、味精、酶制、食品行業(yè)等。它的主要組成部分包括釜體、攪拌裝置、傳熱裝置、軸封裝置。還根據(jù)需要加其他的附件，如裝焊人孔、手孔和各種接管(為了便于檢修內(nèi)件及加料、排料)，安裝溫度計(jì)、壓力表、視鏡、安全泄放裝置(為了操作過(guò)程中有效地監(jiān)視和控制物料的溫度、壓力)等。釜體是由簡(jiǎn)體和兩個(gè)封頭組成，它的作用是為物料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)提供一定的空間。攪拌裝置是由傳動(dòng)裝置，攪拌軸和攪拌器組成，它的作用是參加反應(yīng)的各種物料均勻混合，使物料很好地接觸而加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。攪拌裝置可以分為非潛水型(僅驅(qū)動(dòng)機(jī)和減速機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)露在液體外面和潛水型(從驅(qū)動(dòng)機(jī)至攪拌器全部潛入液體內(nèi))兩種類(lèi)型。傳熱裝置是在釜體內(nèi)部設(shè)置蛇管或在釜體外部設(shè)置夾套，它的作用是使控制物料溫度在反應(yīng)所需要范圍之內(nèi)。軸封裝置為攪拌罐和攪拌軸間的密封，以防止反應(yīng)物料的逸出和雜物的滲入。通常采用填料密封或機(jī)械密封。

 

必須具備足夠的強(qiáng)度、密封性、耐蝕性及穩(wěn)定性。

2發(fā)酵罐的工作要求

作為反應(yīng)釜，要求清潔衛(wèi)生、反應(yīng)過(guò)程能保持恒定的溫度，以利于發(fā)酵菌很好地進(jìn)行發(fā)酵。同時(shí)攪拌器使物料混合均勻、加快反應(yīng)速度、縮短發(fā)酵周期、強(qiáng)化傳熱，將發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的熱量及時(shí)帶走，保證反應(yīng)正常進(jìn)行。

3發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)依據(jù)
發(fā)酵罐的容積、最大工作壓力、工作溫度、工作介質(zhì)及腐蝕情況、傳熱面積、攪拌形式、轉(zhuǎn)速及功率、配裝那些管口等工藝要求。

設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照鋼制壓力容器》的規(guī)定選材、設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、驗(yàn)收。同時(shí)力求經(jīng)濟(jì)、合理，從選材、制造各環(huán)節(jié)來(lái)省材。

5發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)步驟

5．1物料衡算

通過(guò)工藝計(jì)算確定主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。

5．2熱量衡算

通過(guò)熱量衡算找出流程中設(shè)備的熱負(fù)荷及熱損失。

5．3確定結(jié)構(gòu)形式及尺寸

根據(jù)工藝要求，按物料的容積、重量、特點(diǎn)、傳熱的型式、安裝、維修要求，確定發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)形式和外形尺寸，如簡(jiǎn)體高度、封頭形狀的選擇、軸封形式選擇等。

5．4選材

根據(jù)零部件的工作情況，、所處壓力、溫度、化學(xué)腐蝕等條件以及《鋼制壓力容器》的規(guī)定，從材料的供應(yīng)狀況和經(jīng)濟(jì)性的原則出發(fā)選材。

5．5強(qiáng)度計(jì)算

根據(jù)零部件結(jié)構(gòu)形式、受力條件及材料的機(jī)械性能和腐蝕情況，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，確定其結(jié)構(gòu)尺寸。如簡(jiǎn)體、封頭的壁厚及軸徑等。在計(jì)算中嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

5．6選用零部件

反應(yīng)釜用攪拌、傳動(dòng)、密封、傳熱等裝置及其他零部件、大多已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。因此根據(jù)工藝條件及制造、安裝等因素分別選用反應(yīng)釜用零部件。

5．7施工圖設(shè)計(jì)

①根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果，繪制施工圖，確定制造技術(shù)要求，提出各零部件重量及設(shè)備總重、材料品種、規(guī)格、用量及標(biāo)準(zhǔn)件、外購(gòu)件等。②一般包括：設(shè)備總圖、裝配圖、部件圖、零件圖、特殊工具圖、管口及支座方位圖、預(yù)焊件圖等。③技術(shù)要求：提出制造、裝配、檢驗(yàn)和試車(chē)、維護(hù)、修理等技術(shù)要求，可以標(biāo)注在圖紙上，也可以單獨(dú)編制，單獨(dú)編制時(shí)稱(chēng)為技術(shù)條件。

6具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容

6．1主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定

6．2計(jì)算設(shè)備的熱負(fù)荷及熱損失

6。3罐體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算

①罐體長(zhǎng)度的計(jì)算

②罐體的容積確定

③簡(jiǎn)體內(nèi)徑與簡(jiǎn)體長(zhǎng)度的確定

6．4簡(jiǎn)體、封頭強(qiáng)度計(jì)算及厚度確定①選材②筒體壁厚計(jì)算③封頭壁厚計(jì)算④水壓試驗(yàn)

6．5開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)

①開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的原因因?yàn)樵谌萜鞯拈_(kāi)孔部位，其強(qiáng)度不但會(huì)被削弱而且由于容器的結(jié)構(gòu)連續(xù)性遭到破壞，殼體與接管的變形不一致，在開(kāi)孔和接管處會(huì)產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，產(chǎn)生變形，故應(yīng)在開(kāi)孔部位需要適當(dāng)加厚殼體的厚度。

②開(kāi)孔的一般規(guī)定

a．殼體上的開(kāi)孔應(yīng)為圓形、橢圓形或長(zhǎng)圓形。當(dāng)在殼體上開(kāi)橢圓形或長(zhǎng)圓形孔時(shí)，孔的長(zhǎng)徑與短徑之比應(yīng)不大于2．0。

b．凸形封頭上開(kāi)設(shè)長(zhǎng)圓孔時(shí)，開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)應(yīng)按長(zhǎng)圓形孔長(zhǎng)軸計(jì)算；筒體上開(kāi)設(shè)長(zhǎng)圓孔，當(dāng)長(zhǎng)軸／短軸≤2，且短軸平行于筒體軸線時(shí)，開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)應(yīng)按長(zhǎng)圓形開(kāi)孔短軸計(jì)算(當(dāng)長(zhǎng)軸／短軸>2時(shí)，均應(yīng)按長(zhǎng)圓形開(kāi)孔長(zhǎng)軸計(jì)算)。

⑧補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)原則

a．等截面積補(bǔ)強(qiáng)：貼板補(bǔ)強(qiáng)的沒(méi)計(jì)原則規(guī)定，局部補(bǔ)強(qiáng)的金屬截面積應(yīng)大于或等于因開(kāi)孔所削弱的殼壁截面積。這種方法在開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法中最早采用，偏于保守且比較繁瑣，但使用歷史較長(zhǎng)，受靜壓條件下結(jié)果比較可靠，目前較多的設(shè)計(jì)規(guī)范所采用。

b．極限分析法補(bǔ)強(qiáng)：這種方法的基本出發(fā)點(diǎn)是殼體開(kāi)孔后的屈服壓力基本上等于未開(kāi)孔時(shí)的屈服壓力，并使開(kāi)孔周?chē)�的不連續(xù)應(yīng)力和一次薄膜應(yīng)力疊加后總應(yīng)力小于兩倍屈服極限(三倍許用應(yīng)力)

這種設(shè)計(jì)方法僅允許采用整體補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。

④允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的條件

a．并非容器上所有開(kāi)孔都需要補(bǔ)強(qiáng)，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)時(shí)，容器及接管的實(shí)際壁厚與強(qiáng)度所需要的壁厚相比，都有一定的裕量。所以，當(dāng)開(kāi)孔尺寸在一定范圍內(nèi)時(shí)，可以不另行補(bǔ)強(qiáng)。

b．0GB150對(duì)不需另行補(bǔ)強(qiáng)的最大孔徑有具體的規(guī)定。在圓筒、球殼、錐殼及凸形封頭(以封頭中心為巾心的80mm封頭內(nèi)徑的范圍內(nèi))上開(kāi)孔時(shí)，當(dāng)滿(mǎn)足下述要求時(shí)可允許不另行補(bǔ)強(qiáng)：①兩相鄰開(kāi)孔中心的距離(對(duì)曲面間距以弧長(zhǎng)計(jì)算)應(yīng)不小于兩直徑之和的兩倍；②當(dāng)殼體名義厚度大于12mm時(shí)，接管公稱(chēng)直徑小于或等于80mm；當(dāng)殼體名義厚度小于或等于12mm時(shí)，接管公稱(chēng)直徑小于或等于50mm。

 

6．6接管選擇

①接管材料及接管法蘭壓力等級(jí)的確定

②接管的伸出長(zhǎng)度及壁厚的確定

③選取接管與容器壁的連接形式及接管的加固

6．7其他附屬件的選擇

附件選用時(shí)，應(yīng)根據(jù)公稱(chēng)壓力、尺寸，按標(biāo)準(zhǔn)選取。

6．8攪拌裝置設(shè)計(jì)

①攪拌器

a．?dāng)嚢杵鞯倪x型

b．?dāng)嚢杵鞴β视?jì)算

C．?dāng)嚢杵鞯膹?qiáng)度計(jì)算

d．?dāng)嚢栎S機(jī)械計(jì)算

②傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)

6．9傳熱裝置設(shè)計(jì)

6．10軸封裝置的設(shè)計(jì)

6．11支座設(shè)計(jì)

根據(jù)選取的類(lèi)型，確定其設(shè)計(jì)內(nèi)容。

（孟根其其格 內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院）