釜式反应器(一)
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实验1连续搅拌釜式反应器停留时间分布的测定实验⼀连续搅拌釜式反应器停留时间分布的测定⼀、实验⽬的(1) 加深对停留时间分布概念的理解; (2) 掌握测定液相停留时间分布的⽅法; (3) 了解停留时间分布曲线的应⽤。
(4)了解停留时间分布于多釜串联模型的关系,了解模型参数N 的物理意义及计算⽅法。
(5) 了解物料流速及搅拌转速对停留时间分布的影响。
⼆、实验原理(1)停留时间分布当物料连续流经反应器时,停留时间及停留时间分布是重要概念。
停留时间分布和流动模型密切相关。
流动模型分平推流,全混流与⾮理想流动三种类型。
对于平推流,流体各质点在反应器内的停留时间均相等,对于全混流,流体各质点在反应器内的停留时间是不⼀的,在0~∞范围内变化。
对于⾮理想流动,流体各质点在反应器内的停留时间分布情况介乎于以上两种理想状态之间,总之,⽆论流动类型如何,都存在停留时间分布与停留时间分布的定量描述问题。
(2)停留时间分布密度函数E (t )停留时间分布密度函数E (t )的定义:当物料以稳定流速流⼊设备(但不发⽣化学变化)时,在时间t =0时,于瞬时间dt 进⼊设备的N 个流体微元中,具有停留时间为t 到(t +dt )之间的流体微元量dN 占当初流⼊量N 的分率为E (t )dt ,即()=dNE t dt N(1) E (t )定义为停留时间分布密度函数。
由于讨论的前提是稳定流动系统,因此,在不同瞬间同时进⼊系统的各批N 个流体微元均具有相同的停留时间分布密度,显然,流过系统的全部流体,物料停留时间分布密度为同⼀个E (t )所确定。
根据E (t )定义,它必然具有归⼀化性质:()1∞=?E t dt (2)不同流动类型的E (t )曲线形状如图1所⽰。
根据E (t )曲线形状,可以定性分析物料在反应器(设备)内停留时间分布。
平推流全混流⾮理想流动图1 各种流动的E (t )~t 关系曲线图(3)停留时间分布密度函数E (t )的测定停留时间分布密度函数E (t )的测定,常⽤的⽅法是脉冲法。
11.2 化工CSTR系统动态特点分析釜式反应器是一种低高径比的圆筒形反应器,用于实现液相单相反应过程和液液、气液、液固、气液固等多相反应过程。
器内常设有搅拌(机械搅拌、气流搅拌等)装置。
在高径比较大时,可用多层搅拌桨叶。
在反应过程中物料需加热或冷却时,可在反应器壁处设置夹套,或在器内设置换热面,也可通过外循环进行换热。
釜式反应器按操作方式可分为:间歇釜式反应器(或称间歇釜)、连续釜式反应器(或称连续釜)、半连续釜式反应器。
本项目所研究的预报对象是连续釜式反应器。
连续搅拌釜式反应器(Continuous Stirred Tank Reactor,CSTR),操作方式为连续进料、连续反应、连续出料,为带有搅拌桨叶的槽式反应设备。
在稳态操作时,反应器同一部位的操作参数不随时间而变,有利于产品质量控制和过程自动控制。
与间歇反应器操作方式不同,没有装料、卸料、升温等不发生化学反应的辅助时间,因而生产能力较大,辅助劳动少。
适用于反应速度慢的液相反应,使用时可用单个反应槽(釜),也可把几个反应槽(釜)串联成一组。
CSTR是聚合化学反应中广泛使用的一种反应器,是过程工业中典型的、高度非线性的化学反应系统。
在化工生产的核心设备中占有相当重要的地位,在染料、医药试剂、食品及合成材料工业中,CSTR 得到了广泛的应用。
在CSTR中,反应原料以稳定的流速进入反应器,反应器的反应物料以同样稳定流速流出反应器。
由于强烈搅拌的作用,刚进入反应器的新鲜物料与已存留在反应器的物料在瞬间达到完全混合,使釜内物料的浓度和温度处处相等。
同样,在反应器出口处即将流出反应器的物料浓度也应该与釜内物料浓度一致,因此流出反应器的物料浓度与反应器内的的物料浓度相等。
连续搅拌釜式反应器中的反应速率即由釜内物料的温度和浓度决定。
CSTR系统模型如下图所示:图11-2 CSTR系统工作原理图由于CSTR系统大多进行的是高温、高压反应,原料、中间体和产品大多具有易燃、易爆等特性,稍有疏忽就很容易出现故障,发生事故。
夹套搅拌反应器设计任务书一、设计内容设计一台夹套搅拌反应器。
二、设计参数和技术特性指标见附表1。
三、设计要求1.进行罐体和夹套设计计算;2.选择支座形式;3.手孔校核计算;4.选择接管、管法兰、设备法兰;5.进行搅拌传动系统设计;(1)进行传动系统方案设计;(2)作带传动设计计算:定出带型,带轮相关尺寸;(3)选择轴承;(4)选择联轴器;(5)进行罐内搅拌轴的结构设计、搅拌器与搅拌轴的连接结构设计;6.选择轴封形式;7.绘制装配图(1#);8.大V带轮零件图(3#);9.编制技术要求;10.编写设计说明书。
(1)封面;(2)目录;(3)任务书;(4)设计计算:要有详细的设计步骤及演算过程;(5)对本设计的评价及心得体会;(6)用B5大小纸书写。
表 1夹套反应釜设计任务书简图 设计参数及要求容器内 夹套内工作压力, Mpa<2.2 <2.3 设计压力, MPa2.2 2.3 工作温度, ℃<150 <200 设计温度, ℃150 200 介质 有机溶剂 蒸汽或水全容积,m 操作容积, 3 3.83.04 m传热面积, 3 ≥6 m2 腐蚀情况 推荐材料 微弱Q235-A推进式搅拌器型式 搅拌轴转 210 3.4 速,r/min轴功率,kW接管表公称尺寸 符号 连接面形式 用途 DN25 2580 65 25 40 25 ab cdef突面 突面 蒸汽入口 加料口 视镜 凹凸面 突面 温度计口 空气口 放料口 水出口 突面 突面 g突面 h 100 突面 手孔目录1.夹套反应釜的结构 (5)1.1夹套反应釜的功能和用途...................................1.2夹套反应釜的反应条件.....................................2.设计标准 (6)3.设计方案的分析和拟定 (6)4.各部分结构尺寸的确定和设计计算.............................. - 8 -4.1罐体和夹套的结构设计.....................................4.1.1罐体几何尺寸计算.................................. - 9 -4.1.2夹套几何尺寸计算................................. - 10 -4.2夹套反应釜的强度计算.....................................4.2.1强度计算(按内压计算强度) (12)4.2.2稳定性校核(按外压校核厚度) (14)4.2.3水压试验校核 (17)4.3反应釜的搅拌器...........................................4.3.1搅拌装置的搅拌器 (18)4.3.2搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计 (19)4.3.3搅拌装置的搅拌轴设计 (19)4.4反应釜的传动装置设计....................................4.4.1常用电机及其连接尺寸 (21)4.4.2釜用减速机类型、标准及其选用 (22)4.4.3 V带减速机 (22)4.4.4凸缘法兰 (24)4.4.5安装底盖 (25)4.4.6机架 (25)4.4.7联轴器 (27)4.5反应釜的轴封装置设计.....................................4.5.1填料密封 (27)4.5.2机械密封 (28)4.6反应釜的其他附件设计 (29)4.6.1支座 (29)4.6.2手孔和人孔 (30)4.6.3设备接口 (30)5.设计小结................................................... - 31 -6.参考文献 (36)设计说明书1.夹套反应釜的结构夹套反应釜主要由搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管和一些附件组成。
釜式反应器结构及原理
釜式反应器也称槽式、锅式反应器,它是各类反应器中结构较为简单且应用较广的一种反应器。
它可用来进行均相反应,也可用于以液相为主的非均相反应。
如非均相液相、液固相、气液相、气液固相等等。
釜式反应器的结构,主要由壳体、搅拌装置、轴封和换热装置四大部分组成。
1、间歇釜
间歇釜式反应器,或称间歇釜。
操作灵活,易于适应不同操作条件和产品品种,适用于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产。
间歇釜的缺点是:需有装料和卸料等辅助操作,产品质量也不易稳定。
但有些反应过程,如一些发酵反应和聚合反应,实现连续生产尚有困难,至今还采用间歇釜。
2、连续釜
连续釜式反应器,或称连续釜
3、釜式搅拌反应器
釜式搅拌反应器有立式容器中心搅拌、偏心搅拌、倾斜搅拌,卧式容器搅拌等类型。
其中以立式容器中心搅拌反应器是最典型的一种。
性能特点:
釜式反应器具有适用的温度和压力范围宽、适应性强、操作弹性大、连续操作时温度浓度容易控制、产品质量均一等特点。
但用在较高转化率工艺要求时,需要较大容积。
通常在操作条件比较缓和的情况下操作,如常压、温度较低且低于物料沸点时,应用此类反应器最为普遍。
4、多级串联反应釜。
各种釜式反应器釜式反应器(也称批式反应器)是一种化学反应设备,广泛应用于化工、制药、食品等领域。
它的工作原理是将待反应物料装入反应釜中,加入适量的催化剂或反应剂,通过加热或冷却等工艺条件,实现反应过程。
釜式反应器具有反应容量大、适用范围广、反应精度高等优点,因此在化工行业中占有很重要的地位。
下面介绍几种常见的釜式反应器。
一、框式反应器框式反应器是指由四个竖直的钢板构成的方盒形反应器。
框式反应器适用于批量生产,其操作简便、易于维护。
由于采用了独特的设计,反应釜的密封性很好,可以有效地避免反应过程中的泄漏。
此外,框式反应器具有操作温度范围广、高温下稳定、反应速率快等特点。
二、移动顶式反应器移动顶式反应器是一种先进的反应器,其叶轮式混合装置可以消除内部流体的不均匀性。
该设备可以完成高粘度、高浓度、高密度物料的混合反应,适用于制备高品质的化工产品,如粘度大的聚合物和树脂等。
由于移动顶式反应器采用了先进的自动化控制系统,因此具有高效、精准的操作特点。
三、压力反应釜压力反应釜是指可以在高压下进行反应的釜式反应器,通常用于反应温度较高的化学反应,如制备合成纤维、可塑剂、橡胶等产品。
由于压力反应釜的密闭性很好,可以有效地避免反应气体泄漏,多数情况下不需要进行等压冷却,因此可以大大提高反应效率和产品质量。
四、搅拌式反应釜搅拌式反应釜是一种较为常见的釜式反应器,具有操作简单、易于维护等特点。
该设备采用了多种搅拌方式,可以根据不同的反应物进行选择。
搅拌式反应釜适用于溶解、混合、水解、合成等多种反应过程,具有广泛的适用范围和高性价比。
此外,搅拌式反应釜还可以进行单层或多层冷却/加热处理,满足不同反应条件的需求。
综上所述,釜式反应器是化学反应领域中的重要设备,涉及到化工、制药、食品等多个领域。
不同类型的釜式反应器适用于不同的反应过程,需要根据具体的反应物质和反应条件进行选择。
在使用釜式反应器时,需要特别注意安全问题,避免意外事故的发生。
任务一间歇操作釜式反应器设计引言:间歇操作釜式反应器是一种常见的化工反应装置,广泛应用于化学、医药、食品等行业中。
它适用于反应时间短、反应物浓度高、批量生产等情况。
本文将介绍间歇操作釜式反应器的设计原则、操作要点以及安全措施。
一、设计原则:1.反应器材料选择:间歇操作釜式反应器需要考虑反应物与反应器材料的相容性。
常见的反应器材料包括不锈钢、玻璃钢、陶瓷等。
在选择材料时,需根据反应条件(如温度、压力、反应物性质)来确定最合适的材料。
2.热交换设计:间歇操作釜式反应器通常涉及到加热或冷却过程,为确保反应物的温度控制在适宜范围内,需设计良好的热交换装置。
常见的热交换装置包括卧式或立式蒸发器、管壳式换热器等。
3.搅拌设计:搅拌是保证反应物均匀混合的关键步骤,也有助于加速反应速率。
搅拌速度、形式(如桨叶搅拌、齿轮搅拌等)、搅拌器的材料选择(如不锈钢、陶瓷等)都需要考虑。
二、操作要点:1.反应物的加入:在操作过程中,需要谨慎添加反应物。
为避免危险反应(如爆炸、喷溅等),应根据反应物的性质、浓度和反应条件来控制反应物的加入速度和温度。
2.反应温度的控制:间歇操作釜式反应器在反应过程中需要进行加热或冷却操作。
为确保反应物的温度控制在目标范围内,可通过控制加热或冷却介质的温度、流速等来实现。
3.离心分离:在反应结束后,部分反应物可能需要进行固液分离或液液分离。
离心机是常用的分离装置,通过调整离心机的转速和时间来实现分离目的。
三、安全措施:1.安全阀的设置:由于反应中可能产生高压,为防止反应器的破裂或爆炸,应设置安全阀或安全泄压装置。
安全阀的选择需根据反应物的性质、压力和反应器的容量来确定。
2.紧急停车装置:当发生突发情况时,需要迅速停止反应器的运行。
为确保操作人员的安全,应配备可靠的紧急停车装置,如急停按钮、紧急刹车等。
3.防护装置:为避免操作人员对反应物的接触,应设置防护装置,如护栏、防护罩等。
同时,应戴好相应的防护装备,如防护眼镜、手套等。
釜式反应器的基本结构一、引言釜式反应器作为化工领域常见的反应设备之一,广泛应用于化学工艺中。
它的基本结构由多个部分组成,包括反应容器、加热方式、搅拌装置、控制系统等。
本文将对釜式反应器的基本结构进行全面、详细、完整且深入的探讨。
二、反应容器2.1 反应容器类型根据不同的反应需求,釜式反应器的反应容器可以分为不同的类型,常见的有:1.玻璃反应容器:适用于低温、低压或对材料要求较高的反应。
2.不锈钢反应容器:适用于高温、高压或对耐腐蚀性要求较高的反应。
3.塑料反应容器:适用于一些对材料要求较低的反应。
2.2 反应容器结构反应容器通常由圆筒形的主体和两端的盖子组成。
盖子上通常设有进料口、放料口、观察窗口、温度传感器接口等。
在某些情况下,反应容器还可能配备有冷却管道、加热带等附件,以满足不同的反应需求。
三、加热方式釜式反应器的加热方式多种多样,常见的有以下几种。
3.1 电加热采用电加热方式的反应器,主要通过在反应容器内部安装电加热器,通过通电产生热量来加热反应物。
电加热具有温度控制精度高、加热速度快等优点,但对电源要求较高。
3.2 蒸汽加热蒸汽加热是利用外部蒸汽通过换热器传热到反应容器内部,以实现加热的方式。
蒸汽加热具有加热均匀、温度控制稳定等优点,但需要蒸汽供应系统的支持。
3.3 油加热油加热是将加热介质油通过外部换热器传热到反应容器内部的方式。
油加热的优点是热传导效果好、温度控制方便,但对换热设备要求较高。
四、搅拌装置搅拌装置在釜式反应器中起到搅拌反应物、增加反应效率、保持温度均匀等作用。
常见的搅拌装置有以下几种。
4.1 锚式搅拌器锚式搅拌器由一个固定在反应容器内壁上的锚形叶片构成,可以将反应物搅拌均匀。
锚式搅拌器适用于黏稠度较高的反应物。
4.2 湿式搅拌器湿式搅拌器由一个旋转的轴上装有多个叶片构成,可以将反应物搅拌均匀。
湿式搅拌器适用于黏稠度较低的反应物。
4.3 桨式搅拌器桨式搅拌器由一个旋转的轴上装有多个桨叶构成,可以将反应物搅拌均匀。