發(fā)酵罐是反應設備(化工生產中實現化學反應的主要設備。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�。虎苁共痪鶆虻牧硪灰合嗑鶆驊腋』虺浞秩榛�；⑤強化相間的傳質；⑥強化傳熱。對于均勻相反應，主要是①、⑥兩點)，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(為了便于檢修內件及加料、排料)，安裝溫度計、壓力表、視鏡、安全泄放裝置(為了操作過程中有效地監(jiān)視和控制物料的溫度、壓力)等。釜體是由簡體和兩個封頭組成，它的作用是為物料進行化學反應提供一定的空間。攪拌裝置是由傳動裝置，攪拌軸和攪拌器組成，它的作用是參加反應的各種物料均勻混合，使物料很好地接觸而加速化學反應的進行。攪拌裝置可以分為非潛水型(僅驅動機和減速機及傳動系統露在液體外面和潛水型(從驅動機至攪拌器全部潛入液體內)兩種類型。傳熱裝置是在釜體內部設置蛇管或在釜體外部設置夾套，它的作用是使控制物料溫度在反應所需要范圍之內。軸封裝置為攪拌罐和攪拌軸間的密封，以防止反應物料的逸出和雜物的滲入。通常采用填料密封或機械密封。

 

必須具備足夠的強度、密封性、耐蝕性及穩(wěn)定性。

2發(fā)酵罐的工作要求

作為反應釜，要求清潔衛(wèi)生、反應過程能保持恒定的溫度，以利于發(fā)酵菌很好地進行發(fā)酵。同時攪拌器使物料混合均勻、加快反應速度、縮短發(fā)酵周期、強化傳熱，將發(fā)酵過程中產生的熱量及時帶走，保證反應正常進行。

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

設計嚴格按照鋼制壓力容器》的規(guī)定選材、設計、制造、檢驗、驗收。同時力求經濟、合理，從選材、制造各環(huán)節(jié)來省材。

5發(fā)酵罐的設計步驟

5．1物料衡算

通過工藝計算確定主要結構參數。

5．2熱量衡算

通過熱量衡算找出流程中設備的熱負荷及熱損失。

5．3確定結構形式及尺寸

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

5．4選材

根據零部件的工作情況，、所處壓力、溫度、化學腐蝕等條件以及《鋼制壓力容器》的規(guī)定，從材料的供應狀況和經濟性的原則出發(fā)選材。

5．5強度計算

根據零部件結構形式、受力條件及材料的機械性能和腐蝕情況，進行強度計算，確定其結構尺寸。如簡體、封頭的壁厚及軸徑等。在計算中嚴格按標準進行。

5．6選用零部件

反應釜用攪拌、傳動、密封、傳熱等裝置及其他零部件、大多已系列化、標準化。因此根據工藝條件及制造、安裝等因素分別選用反應釜用零部件。

5．7施工圖設計

①根據設計計算的結果，繪制施工圖，確定制造技術要求，提出各零部件重量及設備總重、材料品種、規(guī)格、用量及標準件、外購件等。②一般包括：設備總圖、裝配圖、部件圖、零件圖、特殊工具圖、管口及支座方位圖、預焊件圖等。③技術要求：提出制造、裝配、檢驗和試車、維護、修理等技術要求，可以標注在圖紙上，也可以單獨編制，單獨編制時稱為技術條件。

6具體的設計內容

6．1主要結構參數的確定

6．2計算設備的熱負荷及熱損失

6。3罐體的結構設計及強度計算

①罐體長度的計算

②罐體的容積確定

③簡體內徑與簡體長度的確定

6．4簡體、封頭強度計算及厚度確定①選材②筒體壁厚計算③封頭壁厚計算④水壓試驗

6．5開孔補強

①開孔補強的原因因為在容器的開孔部位，其強度不但會被削弱而且由于容器的結構連續(xù)性遭到破壞，殼體與接管的變形不一致，在開孔和接管處會產生較大的附加內力，產生變形，故應在開孔部位需要適當加厚殼體的厚度。

②開孔的一般規(guī)定

a．殼體上的開孔應為圓形、橢圓形或長圓形。當在殼體上開橢圓形或長圓形孔時，孔的長徑與短徑之比應不大于2．0。

b．凸形封頭上開設長圓孔時，開孔補強應按長圓形孔長軸計算；筒體上開設長圓孔，當長軸／短軸≤2，且短軸平行于筒體軸線時，開孔補強應按長圓形開孔短軸計算(當長軸／短軸>2時，均應按長圓形開孔長軸計算)。

⑧補強設計原則

a．等截面積補強：貼板補強的沒計原則規(guī)定，局部補強的金屬截面積應大于或等于因開孔所削弱的殼壁截面積。這種方法在開孔補強設計方法中最早采用，偏于保守且比較繁瑣，但使用歷史較長，受靜壓條件下結果比較可靠，目前較多的設計規(guī)范所采用。

b．極限分析法補強：這種方法的基本出發(fā)點是殼體開孔后的屈服壓力基本上等于未開孔時的屈服壓力，并使開孔周圍的不連續(xù)應力和一次薄膜應力疊加后總應力小于兩倍屈服極限(三倍許用應力)

這種設計方法僅允許采用整體補強結構。

④允許不另行補強的條件

a．并非容器上所有開孔都需要補強，因為在設計時，容器及接管的實際壁厚與強度所需要的壁厚相比，都有一定的裕量。所以，當開孔尺寸在一定范圍內時，可以不另行補強。

b．0GB150對不需另行補強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封頭內徑的范圍內)上開孔時，當滿足下述要求時可允許不另行補強：①兩相鄰開孔中心的距離(對曲面間距以弧長計算)應不小于兩直徑之和的兩倍；②當殼體名義厚度大于12mm時，接管公稱直徑小于或等于80mm；當殼體名義厚度小于或等于12mm時，接管公稱直徑小于或等于50mm。

 

6．6接管選擇

①接管材料及接管法蘭壓力等級的確定

②接管的伸出長度及壁厚的確定

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，應根據公稱壓力、尺寸，按標準選取。

6．8攪拌裝置設計

①攪拌器

a．攪拌器的選型

b．攪拌器功率計算

C．攪拌器的強度計算

d．攪拌軸機械計算

②傳動裝置設計

6．9傳熱裝置設計

6．10軸封裝置的設計

6．11支座設計

根據選取的類型，確定其設計內容。

（孟根其其格 內蒙古化工職業(yè)學院）