發酵罐是反應設備(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浮；④使不均勻的另一液相均勻懸浮或充分乳化；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、耐蝕性及穩定性。

2發酵罐的工作要求

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

3發酵罐的設計依據
發酵罐的容積、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、制造各環節來省材。

5發酵罐的設計步驟

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》的規定，從材料的供應狀況和經濟性的原則出發選材。

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，目前較多的設計規范所采用。

b．極限分析法補強：這種方法的基本出發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 內蒙古化工職業學院）