磺化反应 间歇釜式反应器设计

任务一间歇操作釜式反应器设计工作任务：根据化工产品的生产条件和工艺要求进行间歇操作釜式反应器的工艺设计预备知识：一、反应器流动模型（一）理想流动模型1、理想置换流动模型也称为平推流模型或活塞流模型。

指在任一截面的物料如同活塞一样在反应器中移动，垂直于流动方向的任一横截面上所有的物料质点的年龄相同，是一种返混量为零的极限流动模型。

其特点是在定态情况下，沿着物料流动方向物料的参数会发生变化，而垂直于流动方向上的任一截面的所有参数都相同，如浓度、压力、流速等。

2、理想混合流动模型称为全混流模型。

由于强烈搅拌，反应器物料质点返混无穷大，所有空间位置物料的各种参数完全一致3、返混及其对反应的影响指不同时刻进入反应器的物料之间的混合，是逆向的混合，或者说是不同年龄质点之间的混合。

间歇操作反应器不存在返混。

其带来的最大影响是反应器进口处反应物高浓度去的消失或减低。

a 返混改变了反应器的浓度分布，是反应器反应物的浓度下降，反应产物的浓度上升b 返混的结果将产生停留时间分布，并改变反应器浓度分布。

c 不但对反应过程产生不同程度的影响，更重要的是对反应器的工程放大所产生的问题d 降低返混程度的主要措施是分割，通常有横向分割和纵向分割两种（二）非理想流动实际反应器中流动状况偏离理想流动状况的原因课归纳为下列几个方面a 滞留去的存在也称死区、死角，是指反应器中流体流动极慢导致几乎不流动的区域。

b 存在沟流与短路c 循环流d 流体流速分布不均匀e 扩散二、均相反应动力学基础工业反应器中，化学反应过程与质量、热量和动量传递过程同时进行，这种化学反应与物理变化过程的综合称为宏观反应过程。

研究宏观反应过程的动力学称为宏观反应动力学。

排除了一切物理传递过程的影响得到的反应动力学称为化学动力学或本征动力学。

（一）化学反应速率及反应动力学方程 1、化学反应速率其定义为：在反应系统中，某一物质在单位时间、单位反应区域的反应量 反应速度=反应量/(反应区域)(反应时间)其实针对某一种反应物而言，以符号+r i 表示。

理想间歇操作釜式反应器的计算王丽婷 13化工二班 1303022011间歇釜式反应器的特征特点:1、由于剧烈搅拌，反应器内物料浓度达到分子尺度上的均匀,且反应器内浓度处处相等，因而排除了物质传递对反应的影响；2、具有足够强的传热条件，温度始终相等，无需考虑器内的热量传递问题；3、物料同时加入并同时停止反应，所有物料具有相同的反应时间。

优点：操作灵活，适用于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产,精细化工产品、制药、染料、涂料生产。

缺点：装料、卸料等辅助操作时间长，产品质量不稳定。

一、基础方程式单位时间进入反应器的物料A 的量-单位时间流出反应器的物料A 的量-单位时间内反应掉的物料A 的量=单位时间内在反应器内物料A 的积累量 )_1(0A A A X n n =RA A A V r dx n dt )(_0= 二、反应时间的计算n A0 ----在t=0时反应器中物料A 的摩尔数n A ----在 t 时反应器中物料A 的摩尔数-r A ----组分 A 在操作条件下的反应速率（消失速率）A x ----在 t 时反应器中物料A 的转化率上式是间歇反应器计算的基本方程式，表达了在一定操作条件下为达到所需求的转化率A x 所需要的反应时间t ，适用于任何间歇反应过程，均相或多相，等温或非等温的，可以直接积分求解，也可以用图解法。

如果是非等温过程，反应速度常数随温度变化，而温度又随转化率变化，则需联立解方程恒温、恒容不可逆时间歇操作釜式反应器中物料达到一定出口转化率所需时间t 取决于反应速度，与处理量无关，所以可用于直接放大。

零级反应k r A )(一级反应二级反应当动力学方程解析式相当复杂或不能做数值积分时，可用图解法。

江西应用技术职业学院教案首页本学期授课次序授课班级15化工01班课题名称任务一间歇操作釜式反应器设计教学目的要求1、掌握理想流动模型及返混对反应的影响2、掌握化学反应速率及反应动力学方程3、掌握均相反应速率表示方式4、掌握均相反应动力学教学重点及难点均相反应速率的表示方式、均相反应动力学教学程序设计次序内容计划时间（min）123456点名、回顾上节课内容反应器流动模型化学反应速率及反应动力学方程均相反应速率均相反应动力学小结5252015205作业：小结：任务一间歇操作釜式反应器设计工作任务：根据化工产品的生产条件和工艺要求进行间歇操作釜式反应器的工艺设计预备知识：一、反应器流动模型（一）理想流动模型1、理想置换流动模型也称为平推流模型或活塞流模型。

指在任一截面的物料如同活塞一样在反应器中移动，垂直于流动方向的任一横截面上所有的物料质点的年龄相同，是一种返混量为零的极限流动模型。

其特点是在定态情况下，沿着物料流动方向物料的参数会发生变化，而垂直于流动方向上的任一截面的所有参数都相同，如浓度、压力、流速等。

2、理想混合流动模型称为全混流模型。

由于强烈搅拌，反应器内物料质点返混无穷大，所有空间位置物料的各种参数完全一致3、返混及其对反应的影响指不同时刻进入反应器的物料之间的混合，是逆向的混合，或者说是不同年龄质点之间的混合。

间歇操作反应器不存在返混。

其带来的最大影响是反应器进口处反应物高浓度去的消失或减低。

a 返混改变了反应器内的浓度分布，是反应器内反应物的浓度下降，反应产物的浓度上升b 返混的结果将产生停留时间分布，并改变反应器内浓度分布。

c 不但对反应过程产生不同程度的影响，更重要的是对反应器的工程放大所产生的问题d 降低返混程度的主要措施是分割，通常有横向分割和纵向分割两种（二）非理想流动实际反应器中流动状况偏离理想流动状况的原因课归纳为下列几个方面a 滞留去的存在也称死区、死角，是指反应器中流体流动极慢导致几乎不流动的区域。

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。

萘磺化生产2-萘磺酸间歇式反应釜的设计班级：化学工程与工艺专业精细化工方向07级一、设计条件1. 生产能力：4500吨2-萘磺酸／年。

2. 原料和生产方法：萘含量为98%的工业萘，以98%的浓硫酸作为磺化剂进行磺化反应。

（生产过程中还有1-萘磺酸产生，认真选好反应条件使萘的转化率高且副产物较少）二、设计说明书的内容1、标题页2、设计任务书3、目录4、设计方案简介对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。

5、反应釜的工艺设计计算物料衡算、工艺参数的选定、设备结构的设计和工艺尺寸的计算。

6、设计结果一览表7、后记及其它（对本设计的评述、对设计过程的总结）8、反应釜的工艺条件图9、参考文献三、设计图要求1、绘制反应釜工艺条件图一张，包括：设备图形、设备技术特性、设备组成一览表和标题栏。

四、设计时注意事项1、对相关的数据进行正确的计算和校核；2、需查获资料的数据必须精确可靠；3、读图正确，构想主体模型；4、对构件的形式进行合理的选择；5、制图时比例适当，数据精确，符合要求。

目录1. 基本设计条件的确定------------------------------------------2. 物料衡算---------------------------------------------------3. 反应釜体的设计---------------------------------------------- 3.1 反应釜体积的计算---------------------------------------3.2反应釜尺寸的计算---------------------------------------4. 搅拌装置的设计---------------------------------------------4.1 搅拌器的选择--------------------------------------------4.2 搅拌器尺寸的计算-----------------------------------------4.3 搅拌器的转速和功率计算-----------------------------------4.4 电机的功率计算和减速机的选择------------------------------5. 传热装置的设计----------------------------------------------- 5.1热量衡算------------------------------------------------- 5.2传热装置几何尺寸的计算-------------------------------------5.3传热面积的校核--------------------------------------------6.设计参数一览表-----------------------------------------------7. 后记8.参考文献----------------------------------------------------9.附图--------------------------------------------------------1.基本设计条件的确定本次生产任务以萘含量为98%的工业萘为原料，以98%的浓硫酸作磺化剂，经查阅文献发现，生产中于160~166℃磺化效果较佳。