第七章反应设备

第七章反应设备目录3搅拌反应器的罐体2釜式搅拌反应器的构造1反应设备的应用及类型第一节反应设备的应用及类型一、反应设备的应用◆反应设备在化工生产过程中，为化学反应提供反应空间和反应条件的装置.◆反应设备的应用*通过对参加反应的介质的充分搅拌，使物料混合均匀；*强化传热效果和相间传质；*使气体在液相中作均匀分散；*使固体颗粒在液相中均匀悬浮；*使不相容的另一液相均匀悬浮或充分乳化。二、反应设备的类型按结构型式分类，可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。◆釜式反应器釜式反应器也称槽式、锅式反应器。◆管式反应器管式反应器主要用于气相、液相、气—液相连续反应过程，由单根(直管或盘管)连续或多根平行排列的管子组成，一般设有套管或壳管式换热装置。管式反应器结构示意图◆塔式反应器鼓泡塔反应器结构示意图1—分布格板；2—夹套；3—气体分布器；4—塔体；5—挡板；6—塔外换热器；7—液体捕集器；8—扩大段◆固定床反应器固定床板反应器是指流体通过静止不动的固体物料所形成的床层而进行化学反应的设备。以气-固反应的固定床反应器最常见。◆流化床反应器细小的固体颗粒被流动着的流体携带，具有像流体一样自由流动的性质，此种现象称为固体的流态化。把反应器和在其中呈流态化的固体催化剂颗粒合在一起，成为流化床反应器。流化床反应器多用于气-固反应过程。第二节釜式搅拌反应器的构造一、总体结构◆釜式搅拌反应器的分类立式容器中心搅拌、偏心搅拌、倾斜搅拌，卧式容器搅拌等。◆立式容器中心搅拌主要包括搅拌罐、搅拌装置、密封装置搅拌罐—由罐体和传热装置组成。作用是提供反应空间和反应条件。搅拌装置—由搅拌器、搅拌轴、传动装置组成。传动装置又由电动机、减速器、联轴器及机座等组成。密封装置—防止罐内介质泄漏或外界空气进入罐内。立式容器中心搅拌反应器1—搅拌器2—罐体；3—夹套；4—搅拌轴；5—压出管；6—支座；7—人孔；8—轴封；9—传动装置◆搅拌器典型搅拌器结构示意常用搅拌器及流型示意三、搅拌附件◆挡板挡板的作用是避免旋涡现象，增大被搅拌液体的湍流程度，将切向流动变为轴向和径向流动，强化反应器内液体的对流和扩散，改善搅拌效果。搅拌反应器的挡板结构可有效地防止粘滞液体在挡板处形成死角，以防止固体颗粒的堆积。在高粘度物料中使用桨式搅拌器时，可安装横挡板以增加掺合作用，挡板宽度可与搅拌叶同宽。对于低粘度液体挡板装在壁上。对于中等粘度液体挡板离开槽壁（或固—液相操作时）对于高粘度液体挡板离开槽壁并与槽壁成一定角度。竖向挡板安装方式。◆导流筒●导流筒的作用导流筒作用---提高混合效率一方面提高了对液体的搅拌程度，加强了搅拌器对液体的直接机械剪切作用；另一方面由于限定了液体的循环路径，确立了充分循环的流型，使器内所有物料均能通过导流筒内的强烈混合区，减少了走短路的机会。●导流筒的组成导流筒是一个圆筒，安装在搅拌器的外面。常用于推进式和涡轮式搅拌器。导流筒示意图四、传动装置搅拌反应器传动装置1—电动机；2—减速器；3—联轴器；4—机座；5—轴封装置；6—底座；7—封头；8—搅拌轴；五、轴封结构轴封是指搅拌轴与罐体之间的动密封结构，常用的有填料密封和机械密封。反应器填料密封结构1—本体；2—螺钉；3—衬套；4—螺塞；5—油圈；6—油杯；7—密封圈；8—水夹套；9—油环；10—填料；11—压盖；12—螺母；13—双头螺柱反应器机械密封第三节搅拌反应器的罐体一、罐体尺寸确定◆高径比●确定罐体高径比的考虑因素＊由于搅拌功率在一定条件下与搅拌器直径的5次方成正比，所以从减少搅拌功率的角度考虑，高径比可取得大一些。＊若采用夹套传热结构，从传热角度看，希望高径比可取得大一些；当容积一定时，高径比大、罐体就高，盛料部分表面积大、传热面积也就大。＊要考虑物料的状态，对发酵类物料，为了使通入罐内的空气与发酵物料充分接触，高径比应取得大一些。夹套反应器罐体尺寸示意◆直径及高度确定●装料系数若物料在反应过程中产生泡们沫或呈沸腾状态，取装料系数0.6～0.7；若物料反应较平稳，则取装料系数0.8～0.85。●直径及高度确定1、在初步确定H/Di后，可先忽略封头的容积，近似计算出罐体的容积。≈得2、将上式计算的结果圆整为标准直径，再代入下式中克计算出罐体的高度V)(4432iiiDHDHD30)(4iDHiVD20244ikikDVVDVVH二、传热装置◆夹套可拆卸的夹套不可拆卸的夹套◆蛇管蛇管结构蛇管的固定结构三、工艺接管◆进料管进料管结构◆出料管下部出料管上部出料管