反應設備課件

第七章反應設備第七章反應設備1目錄3攪拌反應器的罐體2釜式攪拌反應器的構造1反應設備的應用及類型目錄3攪拌反應器的罐體2釜式攪拌反應器的構造1反應設2第一節(jié)反應設備的應用及類型一、反應設備的應用

◆反應設備在化工生產過程中，為化學反應提供反應空間和反應條件的裝置.◆反應設備的應用

*通過對參加反應的介質的充分攪拌，使物料混合均勻；

*強化傳熱效果和相間傳質；

*使氣體在液相中作均勻分散；

*使固體顆粒在液相中均勻懸浮；

*使不相容的另一液相均勻懸浮或充分乳化。第一節(jié)反應設備的應用及類型一、反應設備的應用3二、反應設備的類型

按結構型式分類，可分為釜式反應器、管式反應器、塔式反應器、固定床反應器、流化床反應器等。

◆

釜式反應器

釜式反應器也稱槽式、鍋式反應器。

◆

管式反應器

管式反應器主要用于氣相、液相、氣—液相連續(xù)反應過程，由單根(直管或盤管)連續(xù)或多根平行排列的管子組成，一般設有套管或殼管式換熱裝置。二、反應設備的類型4管式反應器結構示意圖

管式反應器結構示意圖5

◆

塔式反應器

鼓泡塔反應器結構示意圖1—分布格板；2—夾套；3—氣體分布器；4—塔體；5—擋板；6—塔外換熱器；7—液體捕集器；8—擴大段◆塔式反應器鼓泡塔反應器結構示意圖6◆固定床反應器固定床板反應器是指流體通過靜止不動的固體物料所形成的床層而進行化學反應的設備。以氣-固反應的固定床反應器最常見?！袅骰卜磻骷毿〉墓腆w顆粒被流動著的流體攜帶，具有像流體一樣自由流動的性質，此種現象稱為固體的流態(tài)化。把反應器和在其中呈流態(tài)化的固體催化劑顆粒合在一起，成為流化床反應器。流化床反應器多用于氣-固反應過程?！艄潭ù卜磻?第二節(jié)釜式攪拌反應器的構造一、總體結構

◆

釜式攪拌反應器的分類立式容器中心攪拌、偏心攪拌、傾斜攪拌，臥式容器攪拌等。

◆

立式容器中心攪拌主要包括攪拌罐、攪拌裝置、密封裝置

攪拌罐—由罐體和傳熱裝置組成。作用是提供反應空間和反應條件。

攪拌裝置—由攪拌器、攪拌軸、傳動裝置組成。傳動裝置又由電動機、減速器、聯軸器及機座等組成。

密封裝置—防止罐內介質泄漏或外界空氣進入罐內。

第二節(jié)釜式攪拌反應器的構造一、總體結構8立式容器中心攪拌反應器1—攪拌器2—罐體；3—夾套；4—攪拌軸；5—壓出管；6—支座；7—人孔；8—軸封；9—傳動裝置立式容器中心攪拌反應器9◆攪拌器

典型攪拌器結構示意

◆攪拌器典型攪拌器結構示意10常用攪拌器及流型示意

常用攪拌器及流型示意11三、攪拌附件◆

擋板擋板的作用是避免旋渦現象，增大被攪拌液體的湍流程度，將切向流動變?yōu)檩S向和徑向流動，強化反應器內液體的對流和擴散，改善攪拌效果。

攪拌反應器的擋板結構三、攪拌附件攪拌反應器的擋板結構12可有效地防止粘滯液體在擋板處形成死角，以防止固體顆粒的堆積。

在高粘度物料中使用槳式攪拌器時，可安裝橫擋板以增加摻合作用，擋板寬度可與攪拌葉同寬。對于低粘度液體擋板裝在壁上。

對于中等粘度液體擋板離開槽壁（或固—液相操作時）

對于高粘度液體擋板離開槽壁并與槽壁成一定角度。豎向擋板安裝方式。

可有效地防止粘滯液體在擋板處形成死角，以防止固體顆粒的堆積。13◆導流筒

●導流筒的作用導流筒作用---提高混合效率

一方面提高了對液體的攪拌程度，加強了攪拌器對液體的直接機械剪切作用；另一方面由于限定了液體的循環(huán)路徑，確立了充分循環(huán)的流型，使器內所有物料均能通過導流筒內的強烈混合區(qū)，減少了走短路的機會。

●導流筒的組成導流筒是一個圓筒，安裝在攪拌器的外面。常用于推進式和渦輪式攪拌器。◆導流筒14導流筒示意圖

導流筒示意圖15四、傳動裝置

攪拌反應器傳動裝置

1—電動機；2—減速器；3—聯軸器；4—機座；5—軸封裝置；6—底座；7—封頭；8—攪拌軸；四、傳動裝置攪拌反應器傳動裝置16五、軸封結構軸封是指攪拌軸與罐體之間的動密封結構，常用的有填料密封和機械密封。

反應器填料密封結構

1—本體；2—螺釘；3—襯套；4—螺塞；5—油圈；6—油杯；7—密封圈；8—水夾套；9—油環(huán)；10—填料；11—壓蓋；12—螺母；13—雙頭螺柱五、軸封結構反應器填料密封結構17

反應器機械密封

反應器機械密封18第三節(jié)攪拌反應器的罐體一、罐體尺寸確定◆高徑比

●確定罐體高徑比的考慮因素

＊由于攪拌功率在一定條件下與攪拌器直徑的5次方成正比，所以從減少攪拌功率的角度考慮，高徑比可取得大一些。＊若采用夾套傳熱結構，從傳熱角度看，希望高徑比可取得大一些；當容積一定時，高徑比大、罐體就高，盛料部分表面積大、傳熱面積也就大。＊要考慮物料的狀態(tài)，對發(fā)酵類物料，為了使通入罐內的空氣與發(fā)酵物料充分接觸，高徑比應取得大一些。第三節(jié)攪拌反應器的罐體一、罐體尺寸確定19夾套反應器罐體尺寸示意

夾套反應器罐體尺寸示意20◆直徑及高度確定

●

裝料系數

若物料在反應過程中產生泡們沫或呈沸騰狀態(tài)，取裝料系數0.6～0.7；若物料反應較平穩(wěn)，則取裝料系數0.8～0.85?！裰睆郊案叨却_定

1、在初步確定H/Di后，可先忽略封頭的容積，近似計算出罐體的容積?！糁睆郊案叨却_定21

≈

得2、將上式計算的結果圓整為標準直徑，再代入下式中克計算出罐體的高度≈22二、傳熱裝置

◆夾套可拆卸的夾套

不可拆卸的夾套

二、傳熱裝置可拆卸的夾套不可拆卸的夾套23◆蛇管蛇管結構

◆蛇管蛇管結構24蛇管的固定結構

蛇管的固定結構25三、工藝接管◆進料管

進料管結構三、工藝接管進料管結構26◆出料管下部出料管

上部出料管

◆出料管下部出料管上部出料管27第七章反應設備第七章反應設備28目錄3攪拌反應器的罐體2釜式攪拌反應器的構造1反應設備的應用及類型目錄3攪拌反應器的罐體2釜式攪拌反應器的構造1反應設29第一節(jié)反應設備的應用及類型一、反應設備的應用

◆反應設備在化工生產過程中，為化學反應提供反應空間和反應條件的裝置.◆反應設備的應用

*通過對參加反應的介質的充分攪拌，使物料混合均勻；

*強化傳熱效果和相間傳質；

*使氣體在液相中作均勻分散；

*使固體顆粒在液相中均勻懸??；

*使不相容的另一液相均勻懸浮或充分乳化。第一節(jié)反應設備的應用及類型一、反應設備的應用30二、反應設備的類型

按結構型式分類，可分為釜式反應器、管式反應器、塔式反應器、固定床反應器、流化床反應器等。

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釜式反應器

釜式反應器也稱槽式、鍋式反應器。

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管式反應器

管式反應器主要用于氣相、液相、氣—液相連續(xù)反應過程，由單根(直管或盤管)連續(xù)或多根平行排列的管子組成，一般設有套管或殼管式換熱裝置。二、反應設備的類型31管式反應器結構示意圖

管式反應器結構示意圖32

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塔式反應器

鼓泡塔反應器結構示意圖1—分布格板；2—夾套；3—氣體分布器；4—塔體；5—擋板；6—塔外換熱器；7—液體捕集器；8—擴大段◆塔式反應器鼓泡塔反應器結構示意圖33◆固定床反應器固定床板反應器是指流體通過靜止不動的固體物料所形成的床層而進行化學反應的設備。以氣-固反應的固定床反應器最常見?！袅骰卜磻骷毿〉墓腆w顆粒被流動著的流體攜帶，具有像流體一樣自由流動的性質，此種現象稱為固體的流態(tài)化。把反應器和在其中呈流態(tài)化的固體催化劑顆粒合在一起，成為流化床反應器。流化床反應器多用于氣-固反應過程?！艄潭ù卜磻?4第二節(jié)釜式攪拌反應器的構造一、總體結構

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釜式攪拌反應器的分類立式容器中心攪拌、偏心攪拌、傾斜攪拌，臥式容器攪拌等。

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立式容器中心攪拌主要包括攪拌罐、攪拌裝置、密封裝置

攪拌罐—由罐體和傳熱裝置組成。作用是提供反應空間和反應條件。

攪拌裝置—由攪拌器、攪拌軸、傳動裝置組成。傳動裝置又由電動機、減速器、聯軸器及機座等組成。

密封裝置—防止罐內介質泄漏或外界空氣進入罐內。

第二節(jié)釜式攪拌反應器的構造一、總體結構35立式容器中心攪拌反應器1—攪拌器2—罐體；3—夾套；4—攪拌軸；5—壓出管；6—支座；7—人孔；8—軸封；9—傳動裝置立式容器中心攪拌反應器36◆攪拌器

典型攪拌器結構示意

◆攪拌器典型攪拌器結構示意37常用攪拌器及流型示意

常用攪拌器及流型示意38三、攪拌附件◆

擋板擋板的作用是避免旋渦現象，增大被攪拌液體的湍流程度，將切向流動變?yōu)檩S向和徑向流動，強化反應器內液體的對流和擴散，改善攪拌效果。

攪拌反應器的擋板結構三、攪拌附件攪拌反應器的擋板結構39可有效地防止粘滯液體在擋板處形成死角，以防止固體顆粒的堆積。

在高粘度物料中使用槳式攪拌器時，可安裝橫擋板以增加摻合作用，擋板寬度可與攪拌葉同寬。對于低粘度液體擋板裝在壁上。

對于中等粘度液體擋板離開槽壁（或固—液相操作時）

對于高粘度液體擋板離開槽壁并與槽壁成一定角度。豎向擋板安裝方式。

可有效地防止粘滯液體在擋板處形成死角，以防止固體顆粒的堆積。40◆導流筒

●導流筒的作用導流筒作用---提高混合效率

一方面提高了對液體的攪拌程度，加強了攪拌器對液體的直接機械剪切作用；另一方面由于限定了液體的循環(huán)路徑，確立了充分循環(huán)的流型，使器內所有物料均能通過導流筒內的強烈混合區(qū)，減少了走短路的機會。

●導流筒的組成導流筒是一個圓筒，安裝在攪拌器的外面。常用于推進式和渦輪式攪拌器?！魧Я魍?1導流筒示意圖

導流筒示意圖42四、傳動裝置

攪拌反應器傳動裝置

1—電動機；2—減速器；3—聯軸器；4—機座；5—軸封裝置；6—底座；7—封頭；8—攪拌軸；四、傳動裝置攪拌反應器傳動裝置43五、軸封結構軸封是指攪拌軸與罐體之間的動密封結構，常用的有填料密封和機械密封。

反應器填料密封結構

1—本體；2—螺釘；3—襯套；4—螺塞；5—油圈；6—油杯；7—密封圈；8—水夾套；9—油環(huán)；10—填料；11—壓蓋；12—螺母；13—雙頭螺柱五、軸封結構反應器填料密封結構44

反應器機械密封

反應器機械密封45第三節(jié)攪拌反應器的罐體一、罐體尺寸確定◆高徑比

●確定罐體高徑比的考慮因素

＊由于攪拌功率在一定條件下與攪拌器直徑的5次方成正比，所以從減少攪拌功率的角度考慮，高徑比可取得大一些。＊若采用夾套傳熱結構，從傳熱角度看，希望高徑比可取得大一些；當容積一定時，高徑比大、罐體就高，盛料部分表面積大、傳熱面積也就大。