反应釜设计培训课件.pptx

第六章 反应釜设计第一节 概 述 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，称为反应设备或反应釜。 机械搅拌反应釜(搅拌反应釜)：适用于各种物性（如粘度、密度）和各种操作条件（温度、压力）的反应过程，应用于合成塑料、合成纤维、合成橡胶、医药、农药、化肥、染料、涂料、食品、冶金、废水处理等行业。一、搅拌的目的A）独立的单元操作（以促进混合为主要目的）：液-液混合、固-液悬浮、气-液分散、液-液分散和液-液乳化等;B）其他单元操作的必要手段（以促进传热、传质、化学反应为主要目的）：流体的加热与冷却、萃取、吸收、溶解、结晶、聚合等操作。二、搅拌反应釜的基本结构主要由反应釜、搅拌装置、传动装置和轴封等组成。反应釜：釜体、传热装置。它是提供反应空间和反应条件的部件。如夹套、蛇管、工艺接管等。搅拌装置：搅拌器、搅拌轴。靠搅拌轴传递动力，由搅拌器达到搅拌目的。传动装置：为搅拌器提供搅拌动力 。轴封：为反应釜和搅拌轴之间的密封装置，以封住釜内的流体不致泄漏。三、搅拌反应釜机械设计的依据 工艺设计所确定的对搅拌反应釜的要求。四、搅拌反应釜机械设计的内容1）确定反应釜的结构形式与尺寸；2）选择材料；3）计算强度或稳定性；4）选用主要零部件；5）绘制图样，提出技术要求。 第二节 釜体与传热装置搅拌反应釜釜体主要部分是一圆柱形容器,其结构形式与传热方式有关。常用的传热形式有两种:夹套式壁外传热结构、釜体内部蛇管传热结构 和夹套和蛇管联合使用。一、釜体几何尺寸的确定 釜体的几何尺寸必须满足化工工艺要求，对于带搅拌器的反应釜,其容积V为主要决定参数。表1反应釜的H/Di高径比种类罐内物料类型高径比一般搅拌罐液-固相、液－液相1～1.3气－液相1～2发酵罐类发酵液1.7～2.5 在确定反应釜直径及高度时,还应根据反应釜操作时所允许的装料程度一装料系数η等予以综合考虑,装料系数η：通常取0.6～0.85 1）物料在反应过程中产生泡沫或呈沸腾状态：0.6～0.7; 2）反应状态平稳：0.8～0.85。 3）釜体的容积V与操作容积V0的关系: V0 =ηV直立式搅拌容器容积卧式搅拌容器根据釜体容积V和物料性质，选定H/Di，估算筒体内径Di已知：则：圆整为标准直径，筒体高度H为：计算值是否符合表1要求筒体和下封头两部分容积之和筒体和左右两封头容积之和二、传热元件优先采用夹套，减少容器内构件，便于清洗，不占有效容积。夹套传热元件蛇管1）夹套的结构和尺寸 在容器外侧，用焊接或法兰连接方式装设各种形状的钢结构，使其与容器外壁形成密闭的空间。此空间内通入加热或冷却介质，可加热或冷却容器内的物料。 结构型式：整体夹套、型钢夹套、半圆管夹套和蜂窝夹套等。各种碳钢夹套的适用温度和压力范围夹套型式最高温度/℃最高压力/MPa整体夹套 U型 圆筒型3503000.61.6 型钢夹套2002.5 蜂窝夹套 短管支撑式 折边锥体式2002502.54.0 半圆管夹套3506.4tDDDDttjDjDjtjDjDj圆筒和下封头都包有夹套，传热面积大，最常用结构U型圆筒型a. 整体夹套 传热面积较小，适用于换热量要求不大的场合分段式全包式(a) 圆筒型(b) U型要求定期检查筒体外表面或更换夹套时；当筒体与夹套采用不同材料制造，两者又不能采用焊接连接时。可拆卸式连接方式不可拆卸式夹套肩与筒体的联接处，做成锥形的称为封口锥，做成环形的称为封口环，加工简单，密封可靠。 Di500～6007003000 DjDi+50Di+100Di+200夹套上介质进出口的规定： 1）蒸汽作为载热体时：蒸汽一般从上端进入夹套，冷凝液从夹套底部排出。 2）液体作为冷却液时：采取下端进，上端出，以使夹套中经常充满液体，充分利用传热面,加强传热效果。强化传热措施： 当采用液体作为载热体时,为了加强传热效果, 在釜体外壁焊接螺旋导流板 。导流板以扁钢绕制而成，与简体可采用双面交错焊，导流板与夹套筒体内壁间隙越小越好。注：夹套内径Di一般按公称尺寸系列选取,以利于按标准选择夹套封头,具体可根据筒体直径Di按下表中推荐数值选用。夹套内径Dj 与筒体内径Di的关系 夹套筒体高度Hj主要由传热面积确定,一般应不低于料液高度,以保证充分传热。根据装料系数η和操作容积η V,夹套筒体的高度Hj可由下式估算:确定夹套简体高度考虑因素: 1）当反应釜简体与上封头采用法兰连接时,夹套顶边应在法兰下150m～200mm处(视法兰螺栓长度及拆卸方便而定); 2）当反应釜具有悬挂支座时,应考虑避免因夹套顶部位置而影响支座的焊接。b．型钢夹套 构成—角钢与筒体焊接组成。结构为沿筒体外壁轴向布置和沿筒体外壁螺旋布置（型钢的刚度大，弯曲成螺旋形加工难度大）c．半圆管