反应器10课件.ppt

任务3 釜式反应器配套设施的设计与选择 工作任务 根据化工产品的生产条件和工艺要求，为釜式反应 器配套搅拌器和换热装置等进行设计与类型的选择。 技术理论 釜式反应器配套设施主要是搅拌器、换热装置、各种工 艺配管等，它们都是釜式反应器正常工作的重要设施。 一、搅拌装置的设计与选择 搅拌器是搅拌釜式反应器的一个关键部件，其根本目的是加 强釜式反应器内物料的均匀混合，以强化传质和传热。 （一）搅拌的目的和要求 1.搅拌目的 ①通过搅拌使反应釜中的互溶液体达到分子规模的均匀程度。 ②把不互溶的两种液体混合起来，使其中的一相液体以微小的 液滴均匀分散到另一相液体中。 ③在气液相接触过程中，搅拌器把大气泡打碎成微小气泡并 使之均匀分散到整个液相中。 ④让固体颗粒悬浮于液体中。 ⑤促进固体溶解在液相中。 2.搅拌要求 ①反应釜中的物料能很快且良好地分布到反应釜中的整个物 料之中。 ②反应釜内的物料混合要充分，没有死角。 ③反应釜内物料侧的传热系数要求足够大。 ④使传质速率达到合适的数值。 框式搅拌器 旋桨式搅拌器 螺带式搅拌器 螺带式搅拌器在搅拌时能不 断地将粘于釜壁的沉积物刮下 来。螺带的高度通常取罐底至液 面的高度。 螺带式搅拌器和螺杆式搅拌 器的转速都较低，产生以上下循 环流为主的流动，主要用于高粘 度液体的搅拌。 （三）搅拌器的选型 搅拌器的选型主要根据物料性质、搅拌目的及各种搅拌器的 性能特征来进行。 1.按物料黏度选型 在影响搅拌状态的诸物理性质中，液体黏度的影响最大，所 以可根据液体黏度来选型。对于低粘度液体，应选用小直径、 高转速搅拌器，如推进式、涡轮式；对于高粘度液体，就选用 大直径、低转速搅拌器，如锚式、框式和桨式。 2.按搅拌目的选型 按搅拌目的、工艺过程对搅拌的要求是选型的关键。 对低黏度均相液体混合，要求达到微观混合程度，优选 推进式搅拌器。 对于非均相液液分散过程，要求被分散的“微团”越小 越好，以增大两相接触面积，优选涡轮式搅拌器。 对于气液相分散过程，要求得到高分散度的“气泡” 。 优选平直叶圆盘涡轮搅拌器。 对于固体悬浮操作，必须让固体颗粒均匀悬浮于液体中， 主要控制因素是总体循环流。如固液密度差小，固体颗粒不 易沉降的固体悬浮，应优先选择推进式搅拌器。当固液密度 差大、固体颗粒沉降速度大时应选用开启式涡轮搅拌器。 对于固体的溶解，优先选用开启式涡轮搅拌器。 对于结晶过程，如对于微粒结晶，选择涡轮式搅拌器；对 于粒度较大的结晶，选择桨式搅拌器 搅拌附件通常指在搅拌罐内为了改善流动状态而 增设的零件，如挡板、导流筒。 1、挡板：目的是为了消除切线流和“打漩”，增大液 体的湍动程度，从而改善搅拌效果。一般为2-4块，且 对于低速搅拌高粘度液体的锚式和框式搅拌器安装挡板 无意义。 2、导流筒：目的是使从搅拌器排出的液体在导流筒外 部和内部形成上下循环的流动，以增加流体的湍动程 度。不同型式的搅拌器的导流筒安置方位不同。 二、釜式反应器换热装置的设计与选择 换热装置是用来加热或冷却反应物料，使之符合工艺要求的温度条件的设备。 其结构型式主要有夹套式、蛇管式、列管式、外部循环式等，也可用直接火焰或电感加热。 夹套式 夹套是套在反应器筒体外面能形成密封空间的容器，既简单又方便。 夹套的高度取决于传热面积，而传热面积由工艺要求确定。夹套高度一般应高于料液的高度，应比釜内液面高出50－100mm左右，以保证传热。 夹套内通蒸汽时，其蒸汽压力一般不超过0.6MPa。当反应器的直径大或者加热蒸汽压力较高时，夹套必须采取加强措施。分支撑短管加强的“蜂窝夹套”，冲压式蜂窝夹套，角钢焊在釜的外壁上夹套。 蛇管式 当工艺需要的传热面积大，单靠夹套传热不能满足要求时，或者是反应器内壁衬有橡胶、瓷砖等非金属材料时，可采用蛇管、插入套管、插入D形管等传热。 蛇管浸没在物料中，热量损失少，且由于蛇管内传热介质流速高，它的给热系数比夹套大很多。 对于含有固体颗粒的物料及粘稠的物料,容易引起物料堆积和挂料,影响传热效果. 可分为水平蛇管和直立式蛇管 列管式 对于大型反应釜，需高速传热时，可在釜内安装列管式换热器。 适用于反应物料容易在传热壁上结垢的场合，检修、除垢较容易进行。 可分为垂直管束、指型管和D型管。 外部循环式 当反应器的夹套和蛇管传热面积仍不能满足工艺要求，或由于工艺的特殊要求无法在反应器内安装蛇管而夹套的传热面积又不能满足工艺要求时，可以通过泵将反应器内的料液抽出，经过外部换热器换热后再