浅谈如何进行发酵罐的设计？
发酵罐是反应设备(化工生产中实现化学反应的主要设备。其作用：①使物料混合均匀；②使气体在液相中很好分散；③使固体颗粒在液相中均匀悬浮；④使不均匀的另一液相均匀悬浮或充分乳化；⑤强化相间的传质；⑥强化传热。对于均匀相反应，主要是①、⑥两点)，目前已广泛地用于制药、味精、酶制、食品行业等。它的主要组成部分包括釜体、搅拌装置、传热装置、轴封装置。还根据需要加其他的附件，如装焊人孔、手孔和各种接管(为了便于检修内件及加料、排料)，安装温度计、压力表、视镜、安全泄放装置(为了操作过程中有效地监视和控制物料的温度、压力)等。釜体是由简体和两个封头组成，它的作用是为物料进行化学反应提供一定的空间。搅拌装置是由传动装置，搅拌轴和搅拌器组成，它的作用是参加反应的各种物料均匀混合，使物料很好地接触而加速化学反应的进行。搅拌装置可以分为非潜水型(仅驱动机和减速机及传动系统露在液体外面和潜水型(从驱动机至搅拌器全部潜入液体内)两种类型。传热装置是在釜体内部设置蛇管或在釜体外部设置夹套，它的作用是使控制物料温度在反应所需要范围之内。轴封装置为搅拌罐和搅拌轴间的密封，以防止反应物料的逸出和杂物的渗入。通常采用填料密封或机械密封。
1发酵罐的特点
必须具备足够的强度、密封性、耐蚀性及稳定性。
2发酵罐的工作要求
作为反应釜，要求清洁卫生、反应过程能保持恒定的温度，以利于发酵菌很好地进行发酵。同时搅拌器使物料混合均匀、加快反应速度、缩短发酵周期、强化传热，将发酵过程中产生的热量及时带走，保证反应正常进行。
3发酵罐的设计依据
发酵罐的容积、最大工作压力、工作温度、工作介质及腐蚀情况、传热面积、搅拌形式、转速及功率、配装那些管口等工艺要求。
4发酵罐的设计要求
设计严格按照钢制压力容器》的规定选材、设计、制造、检验、验收。同时力求经济、合理，从选材、制造各环节来省材。
5发酵罐的设计步骤
5．1物料衡算
通过工艺计算确定主要结构参数。
5．2热量衡算
通过热量衡算找出流程中设备的热负荷及热损失。
5．3确定结构形式及尺寸
根据工艺要求，按物料的容积、重量、特点、传热的型式、安装、维修要求，确定发酵罐的结构形式和外形尺寸，如简体高度、封头形状的选择、轴封形式选择等。
5．4选材
根据零部件的工作情况，、所处压力、温度、化学腐蚀等条件以及《钢制压力容器》的规定，从材料的供应状况和经济性的原则出发选材。
5．5强度计算
根据零部件结构形式、受力条件及材料的机械性能和腐蚀情况，进行强度计算，确定其结构尺寸。如简体、封头的壁厚及轴径等。在计算中严格按标准进行。
5．6选用零部件
反应釜用搅拌、传动、密封、传热等装置及其他零部件、大多已系列化、标准化。因此根据工艺条件及制造、安装等因素分别选用反应釜用零部件。
5．7施工图设计
①根据设计计算的结果，绘制施工图，确定制造技术要求，提出各零部件重量及设备总重、材料品种、规格、用量及标准件、外购件等。②一般包括：设备总图、装配图、部件图、零件图、特殊工具图、管口及支座方位图、预焊件图等。③技术要求：提出制造、装配、检验和试车、维护、修理等技术要求，可以标注在图纸上，也可以单独编制，单独编制时称为技术条件。
6具体的设计内容
6．1主要结构参数的确定
6．2计算设备的热负荷及热损失
6。3罐体的结构设计及强度计算
①罐体长度的计算
②罐体的容积确定
③简体内径与简体长度的确定
6．4简体、封头强度计算及厚度确定①选材②筒体壁厚计算③封头壁厚计算④水压试验
6．5开孔补强
①开孔补强的原因因为在容器的开孔部位，其强度不但会被削弱而且由于容器的结构连续性遭到破坏，壳体与接管的变形不一致，在开孔和接管处会产生较大的附加内力，产生变形，故应在开孔部位需要适当加厚壳体的厚度。
②开孔的一般规定
a．壳体上的开孔应为圆形、椭圆形或长圆形。当在壳体上开椭圆形或长圆形孔时，孔的长径与短径之比应不大于2．0。
b．凸形封头上开设长圆孔时，开孔补强应按长圆形孔长轴计算；筒体上开设长圆孔，当长轴／短轴≤2，且短轴平行于筒体轴线时，开孔补强应按长圆形开孔短轴计算(当长轴／短轴>2时，均应按长圆形开孔长轴计算)。
⑧补强设计原则
a．等截面积补强：贴板补强的没计原则规定，局部补强的金属截面积应大于或等于因开孔所削弱的壳壁截面积。这种方法在开孔补强设计方法中最早采用，偏于保守且比较繁琐，但使用历史较长，受静压条件下结果比较可靠，目前较多的设计规范所采用。
b．极限分析法补强：这种方法的基本出发点是壳体开孔后的屈服压力基本上等于未开孔时的屈服压力，并使开孔周围的不连续应力和一次薄膜应力叠加后总应力小于两倍屈服极限(三倍许用应力)
这种设计方法仅允许采用整体补强结构。
④允许不另行补强的条件
a．并非容器上所有开孔都需要补强，因为在设计时，容器及接管的实际壁厚与强度所需要的壁厚相比，都有一定的裕量。所以，当开孔尺寸在一定范围内时，可以不另行补强。
b．0GB150对不需另行补强的最大孔径有具体的规定。在圆筒、球壳、锥壳及凸形封头(以封头中心为巾心的80mm封头内径的范围内)上开孔时，当满足下述要求时可允许不另行补强：①两相邻开孔中心的距离(对曲面间距以弧长计算)应不小于两直径之和的两倍；②当壳体名义厚度大于12mm时，接管公称直径小于或等于80mm；当壳体名义厚度小于或等于12mm时，接管公称直径小于或等于50mm。
6．6接管选择
①接管材料及接管法兰压力等级的确定
②接管的伸出长度及壁厚的确定
③选取接管与容器壁的连接形式及接管的加固
6．7其他附属件的选择
附件选用时，应根据公称压力、尺寸，按标准选取。
6．8搅拌装置设计
①搅拌器
a．搅拌器的选型
b．搅拌器功率计算
C．搅拌器的强度计算
d．搅拌轴机械计算
②传动装置设计
6．9传热装置设计
6．10轴封装置的设计
6．11支座设计
根据选取的类型，确定其设计内容。
（孟根其其格 内蒙古化工职业学院）
