生物质水解实验装置设计(3)
压环境，对物料进行不断搅拌完成水解过程的。原料先由料斗输入设备，并在转移管
道中被加热压缩。然后进入水解器中受到高温高压蒸汽以及搅拌作用直至水解。最后
反应后的物料被送入冷却装置冷却并干燥。整个过程都是在不断移动挤压以及搅拌过
程中进行的，所以水解过程也是持续不断地。
谢觉斐设计了一种油脂水解设备[11]
。这是一种高温高压的水解釜设备，主要由水
解釜、蒸汽锅炉、导热装置和冷却装置等组成。设计压力与温度分别为2.5Mpa和230℃。
先将水解剂与原料放入水解釜内，然后加压至工作压力并按需要保持一定时间温度直
至反应完成。设备中采用导热油作为热源，节能而且传热效率高。
朱寒梅对钛白粉水解设备进行了研究[12]
。在500t/a的规模下，她采用了间歇式搅
拌反应釜水解工艺。在这种工艺中热源为蒸汽或者导热油，用冷却水作为冷却介质。设备主要由反应釜、活性剂槽、活性剂泵和浆料泵等组成[13]
。而在1000t/a规模下则
采用直接加热、快速冷却的水解工艺。这套设备主要由反应罐、除沫器、水封槽、引
风机和换热器等组成，并且反应温度不高于120℃[14]。
李晓对加压水解反应器进行了研究[15]
。反应器的设计压力与设计温度分别为
0.6Mpa和200℃。锅体材料使用不锈钢，内盘管则选用钛材。搅拌器上层选用推进式
搅拌器，下层为圆盘涡轮式搅拌器。加热方式的选择中压蒸汽，在内盘管加热面积满
足工艺要求的情况下，不采用筒体夹套加热，降低了设备成本。
1．4 本设计主要进行的工作
查阅相关文献，了解生物质水解基本概念及过程；学习生物质水解装置基本结构
组成与装置各部分工作原理；通过查阅化工设备设计手册以及相应标注手册进行水解
装置的设计工作；对设计的水解装置进行了工程制图。
2 水解装置主体结构的设计
本课题的任务是设计一个实验室用的小型水解反应装置。装置主要结构包括：反
应容器，加热盘管，保温夹套，密封连接，接管和一些辅助设备。反应容器的主体主
要由罐体和封头组成，并设计成压力容器。设计参数设定为罐体内径为 400mm，耐压
5kg或耐 70℃饱和水蒸气,能够水解一般生物质的装置。
2．1 钢铁材料的选择
因此选择奥氏体型 0Cr18Ni9（美标304）作为装置材料。其作为不锈耐热钢用途
最广泛，常用于食品用设备，一般化工设备，原子能工业。具体各项参数见表2.1和
表2.2。材料选择的具体依据如下。
多样性的操作特点给设备选用材料带来了复杂性，因此合理的选用设备材料是化
工设备设计的重要环节。在选择材料时，必须根据材料的各种性能及其应用范围，综
合考虑具体的操作条件。选用材料的一般要求是：
1）材料品种应符合我国资源和供应情况；
2）材质可靠，能保证使用寿命；
3）要有足够的强度、良好的塑性和韧性，对腐蚀性介质具有耐蚀性；
4）便于制造加工，焊接性能良好；
5）经济上合算。
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