釜式反应器
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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。