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第十八章 反应釜 釜式反应器，搅拌反应器 第一节 反应釜的总体结构 反应釜结构图 反应釜的结构 , 主 要由釜体、搅拌装置、 轴封和换热装置四大 部分组成。 反应釜是生产中广泛采用 的反应器。 适用于液相均相反应、气 液反应、液液反应、液固反应、 气液固三相反应。 釜式反应器多设有搅拌装置 及传热装置。既可以用于间歇 （分批）也可以用于连续操作过 程，既可以用单釜亦可用多釜连 续操作。 釜式反应器的壳体结构 壳体结构包括筒 体、底、盖（或 称封头）、手孔 或人孔、视镜及 各种工艺接管口 等。 壳体的材质 ? 壳体的材质主要为钢制反应釜、铸铁反应釜 及搪玻璃反应釜。 ? 最常见的钢制反应釜的材料为 Q235A （或 容器钢）。钢制反应釜的特点是制造工艺简单、 造价费用较低，维护检修方便，使用范围广泛， 因此，化工生产普遍采用。由于材料 Q235A 不耐酸性介质腐蚀，常用的还有不锈钢材料制 的反应釜，可以耐一般酸性介质。经过镜面抛 光的不锈钢制反应釜还特别适用于高粘度体系 聚合反应。 ? 铸铁反应釜在氯化、磺化、硝化、缩合、 硫酸增浓等反应过程中使用较多。 ? 搪玻璃反应釜性能如下： ? ① 耐腐蚀性 ? 能耐大多数无机酸、有机酸、有机溶剂等介质 ? 腐蚀。搪玻璃设备不宜用于下列介质的储存和 ? 反应：任何浓度和温度的氢氟酸； PH ＞ 12 且温 度 ? 大于 100 ℃的碱性介质；温度大于 180 ℃、浓度 大 ? 于 30% 的磷酸；酸碱交替的反应过程；含氟离 子 ? 的其他介质。 ? ② 耐热性：允许在 - 30 ～ +240 ℃范围内使 ? ③ 耐冲击性，耐冲击性较小。 第二节釜体及传热装置 ? ? ? V V 0 ? 一、釜体的尺寸 釜体的尺寸主要是确定它的容积、长径比和壁厚。 1 、反应釜的容积 -- 装料系数 一般取 0.6 ～ 0.8 ? 二、传热装置 ? 传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。其结构形式主要有夹套式、蛇 管式、列管式、外部循环式等，也可 用直接火焰或电感加热。 传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。 传热装置 搅拌釜的各种换热形式 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 . 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。 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 换热后再循环回反应器内。 冷、热源的选择 低温冷源的选择 冷却用水 ：水的冷却效果好，最为常用。 随水的硬度不同，对换热后的水出口温度 有一定限制，一般不宜超过60℃，在不宜 清洗的场合不宜超过50℃，以免水垢的迅 速生成。 空气：在缺乏水资源的地方可采用空气冷 却，其主要缺点是给热系数低，需要的传 热面积大。 低温冷却剂 有些化工生产过程采用一般冷却方法难以达到， 必须采用特殊的制冷装置进行人工制冷。 一般多采用直接冷却方式，即利用制冷剂的蒸 发直接冷却冷间内的空气，或直接冷却被冷却 物体。制冷剂一般有液氨、液氮等。成本较高。 有些情况下则采用间接冷却方式，即被冷却对 象的热量是通过中间介质传送给在蒸发器中蒸 发的制冷剂。中间介质起传送和分配冷量的媒 介作用，称为载冷剂。常用的载冷剂有三类， 即水、盐水及有机物载冷剂。 高温热源的选择 一般的低压饱和水蒸汽加热时最高只能达到 150- 160℃，需要更高温度时则需考虑高温热源的选择 问题。化工厂常用的高温热源有以下几种： ? 压力高的饱和水蒸汽 压力可达一至数 MPa ，来源有高压蒸汽锅炉、利 用反应热的废热锅炉或热电站的蒸汽透平。 缺点 : 需高压管道输送蒸