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精细化工过程与设备 第二章下

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11
反应器的计算
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13
二. 工艺计算
优点：易实现自动控制，非生 产时间短，生产能力高、成本 下降，适合大规模生产
连续操作可将几个反应釜串连操作，
有最佳操作点，如图所示。
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14
（
）
优点：操作灵活，适合小批量生产。缺点：非生产时间长。
精细化工过程及设备
主讲：杨绪壮
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1
主要内容
反应过程设备
➢ 釜式反应器
➢ 搅拌设备
➢ 汽液反应器
➢ 压力设备
➢ 催化设备
➢ 辅助设备
分离过程设备
➢ 液固分离设备
➢ 干燥设备
➢ 蒸发结晶设备
➢ 萃取设备
➢ 蒸馏设备
➢ 离子交换设备
0.0
2
前言
1. 设计或选择化工设备的原则是什么？ 2. 设计或选择化工过程的原则是什么？
M L2 T 3 T x Ly M z L 3z
z1
x
3
y 3z 2
x 3
y
5
0.0
z 1
40
于是，得无因次数群： 同理，得
函数关系简化为 N p gRe, Fr
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41
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42
要计算y值，
0.0
43
1.0
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化工过程分析与合成-第二版

化工过程分析与合成-第二版
化工过程分析与合成
Analysis and Synthesis of Chemical Process
第二章 化工过程系统稳态模拟与分析
Chapter2 Steady-state Simulation and Analysis of CPS
2-I


[学习目的] 掌握图的分隔、切断和排序； 掌握序贯模块法、联立方程法、联立模块法及其不同点； 了解图论的基本概念； 了解图的数学表达； 了解常见的经典序贯模块方法。
S6
S5 S1 e1 e2 S4 S 7 S3 S2 e3 e4
子图 S5 e2
S6 S4 S2 e3 S7 ,e1,e4
C、几种重要的子图
路：图中任意两个节点之间，由其它节点和相互顺序连接的 边构成的交替序列。 通路：两节点间按有向边方向与其它节点连接的点、边交替序列。 回路：起始节点与终止节点为同一节点的通路，即封闭的通路。
[学习重点与难点] 图的分隔、切断及排序方法； 序贯模块法、联立方程法、联立模块法。
例 发酵液的分离问题
例 1 发酵液流率=50 kg/min，其中含97%(wt)的水和3%(wt) 的乙醇。 建立蒸发器的模型：计算产品和废液的总流率，同时计算产 品和废液中水和乙醇的流率。
物料衡算关系: F1= F2+ F3 组分衡算关系: F1x1= F2x2+ F3x3
在一个图中，若两个点由一条边连接起来，则称为邻 接点。 若用图来表示化工过程系统的网络结构，则单元过程为 图中的结点，而这些单元过程之间的物料流、能量流等 信号流即为图中的有向边，故可用有向图来描述相应过 程系统的结构，然后通过图论的方法来研究过程系统的 结构特性。
在有向图中，射入一个结点的边的数目称为该结点的入度， 由一个结点射出的边数称为该结点的出度，而结点的入度 和出度之和为该结点的度数。 如一个系统可以分解成子系统，则所对应的图可以分解为子图。

化工行业安全操作手册

化工行业安全操作手册

化工行业安全操作手册第一章安全操作基本原则 (3)1.1 安全操作基本要求 (3)1.1.1 严格遵守法律法规 (3)1.1.2 培训与教育 (3)1.1.3 安全意识 (3)1.1.4 个人防护 (3)1.2 安全操作程序与规范 (3)1.2.1 操作前准备 (3)1.2.2 操作过程控制 (3)1.2.3 定期检查与维护 (4)1.2.4 应急处理 (4)1.2.5 安全生产责任制 (4)1.2.6 安全生产投入 (4)1.2.7 安全生产考核与奖惩 (4)第二章设备操作安全 (4)2.1 常用化工设备操作安全 (4)2.1.1 基本原则 (4)2.1.2 常用设备操作要点 (4)2.2 设备维护保养与检修安全 (5)2.2.1 维护保养 (5)2.2.2 检修安全 (5)第三章化学品储存与运输安全 (5)3.1 化学品储存安全管理 (5)3.1.1 储存原则 (6)3.1.2 储存设施与设备 (6)3.1.3 储存安全管理措施 (6)3.2 化学品运输安全管理 (6)3.2.1 运输原则 (6)3.2.2 运输包装与标识 (6)3.2.3 运输安全管理措施 (7)第四章防护装备与个人防护 (7)4.1 防护装备的正确使用 (7)4.1.1 防护装备的分类 (7)4.1.2 防护装备的选用原则 (7)4.1.3 防护装备的正确使用方法 (7)4.2 个人防护措施及注意事项 (7)4.2.1 个人防护措施 (8)4.2.2 注意事项 (8)第五章爆炸危险品操作安全 (8)5.1 爆炸危险品的识别与分类 (8)5.1.1 识别 (8)5.2 爆炸危险品操作安全措施 (9)5.2.1 储存安全 (9)5.2.2 操作安全 (9)5.2.3 运输安全 (9)5.2.4 应急处理 (9)第六章消防安全 (10)6.1 化工企业火灾特点及预防 (10)6.1.1 火灾特点 (10)6.1.2 预防措施 (10)6.2 消防设施的使用与维护 (10)6.2.1 消防设施的使用 (10)6.2.2 消防设施的维护 (11)第七章应急处理与救援 (11)7.1 应急处理程序 (11)7.1.1 立即报警 (11)7.1.2 切断源 (11)7.1.3 撤离人员 (11)7.1.4 疏散周边群众 (11)7.1.5 现场隔离 (11)7.1.6 配合救援力量 (11)7.1.7 指挥协调 (11)7.2 救援与现场处置 (11)7.2.1 救援队伍 (11)7.2.2 救援设备 (12)7.2.3 救援物资 (12)7.2.4 现场处置 (12)7.2.5 信息发布 (12)第八章环境保护与职业健康 (12)8.1 环境保护措施 (12)8.1.1 污染防治 (12)8.1.2 废物资源化 (12)8.1.3 环境监测与评估 (13)8.2 职业健康监测与管理 (13)8.2.1 职业健康监测 (13)8.2.2 职业健康管理 (13)第九章安全生产法律法规 (13)9.1 国家安全生产法律法规 (13)9.1.1 法律层面 (13)9.1.2 行政法规层面 (14)9.1.3 部门规章层面 (14)9.1.4 地方性法规和规章层面 (14)9.2 企业安全生产规章制度 (14)9.2.1 安全生产责任制 (14)9.2.3 安全生产教育和培训 (14)9.2.4 安全生产投入 (15)9.2.5 安全生产检查和整改 (15)9.2.6 报告和调查处理 (15)第十章安全培训与考核 (15)10.1 安全培训内容与方法 (15)10.1.1 安全培训内容 (15)10.1.2 安全培训方法 (16)10.2 安全考核标准与实施 (16)10.2.1 安全考核标准 (16)10.2.2 安全考核实施 (16)第一章安全操作基本原则1.1 安全操作基本要求1.1.1 严格遵守法律法规化工行业安全操作的首要基本要求是严格遵守国家有关安全生产的法律法规，保证生产过程符合国家和行业的标准与规范。

化工过程与设备教学大纲.doc

化工过程与设备教学大纲.doc

《化工过程与设备》教学大纲一、课程基本信息课程编码：0801043B中文名称：化工过程与设备英文名称：Chemical Engineering Process and Equipment课程类别：专业选修课总学时：32总学分：2适用专业：化学先修课程：无机化学、有机化学、物理化学、分析化学、化工基础二、课程的性质、目标和任务化工过程与设备是化学专业的选修课。

本课程的任务是使学生在学习化工基础的基础上，进一步了解化工过程与设备，从而为化工产品的生产与开发打下必要的工程基础，同时了解化学工程学把科研成果转化为生产力的基本观点和方法。

通过本课程的学习，使学生掌握过滤、精馏、萃取等化工单元操作及反应过程的基本原理，熟悉化工工艺过程与设备的基本理论，培养学生具备多组分精馏塔设计、复杂反应器评选与设计的能力，初步具备开发新产品、新工艺路线的能力。

三、课程教学基本要求本课程的学习要以无机化学、有机化学、物理化学、分析化学、化工基础课程为基础，教师的教学方式以讲授为主，而学生的作业则多以实践练习的形式出现。

本课程是一门实践性很强的学科，学生仅仅靠理论的传输和认同是不可靠的，必须靠他们自身在生产环境中去实践、去体验。

通过课堂教学，学生应掌握釜式反应器、管式反应器、固定床反应器的设计与计算，掌握过滤、精馏等单元操作的基本原理与计算，建议课堂教学学时不少于32学时。

四、课程教学内容及要求第一章绪论（6学时）【教学目标与要求】1、了解化工过程中的一些基本概念。

2、理解工业反应器放大问题。

【教学重点与难点】工业反应器放大。

【教学内容】1.1化工生产的特点及其对反应设备的要求。

1.2反应器类型。

1.3反应器操作方式。

1.4反应器计算基本方程式。

1.5理想反应器。

1.6工业反应器放大。

第二章釜式反应器（9学时）【教学目标与要求】1、了解搅拌器的类型与釜式反应器相关一些基本概念。

2、理解间歇釜式反应器与连续操作釜式反应器体积的计算。

【PPT课件】精细化工设备-精细化工基础知识

【PPT课件】精细化工设备-精细化工基础知识

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1.1 精细化学品的概念
精细化学品 ：传统定义是 “批量小、纯度或质量要求
高，而且利润高的化学品”。
对化学品可以首先根据其 “是否具有固定的熔点或沸
点，是否能以分子式或结构式表示其结构”，划分为
无差别化学品和差别化学品，然后再根据其用途进行 分类：
5/52
1.1 精细化学品的概念
（1） 通用化学品 大量生产的无差别化学品，如无机物的
酸、碱、盐，及有机物的甲醇、乙酸、硝基苯等。
（2） 准通用化学品 大量生产的差别化学品，如塑料、合成
纤维、合成橡胶等。 （3） 精细化学品 小量生产的无差别化学品，如原料医药、 原料农药、原料染料等。 （4）专用化学品 小量生产的差别化学品，如医药制剂、农 药制剂、商品染料等
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1.2 精细化学品的分类
将专用化学品细分为47类
●日本 1993年《化学工业统计月报》《工业统计表》将精细化学 品分为32个门类。
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1.2 精细化学品的分类
●中国 1986年3月原化学工业部《精细化工产品分类暂行规定》 将其分为11类。这11类分别为: (1)农药;(2)染料;(3)涂料 （含油漆和油墨）;(4)颜料;(5)试剂和高纯物;(6)信息用化
为了满足各种专门用途的需要，单一组分往往无法满足
其要求，必须进行多组分复配（即通常讲的配方）。
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1.3 精细化工的特点
（5） 投资小，附加价值高，利润大商品性强 装置的规模小，多采用间歇生产方式，与连续化生产
的大装置相比，投资少，见效快。新产品的销售利润空间
比较大。
17/52
1.4 精细化工发展概况
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1.4 精细化工发展概况

【PPT课件】精细化工设备-精细化工基础知识

【PPT课件】精细化工设备-精细化工基础知识

精细化工设备材料与防护 第9章 物料输送设备 第10章 第11章
第4章
第5章 第6章 第7章
粉碎和筛分机器设备
混合机械设备 乳化和均质设备 容器和反应设备
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第1章 精细化工基础知识
第 1章
精细化工基础知识
本节内容：
1.1 精细化学品的概念 1.2 精细化学品的分类 1.3 精细化工的特点 1.4 精细化工发展概况
32/52
1.5 精细有机合成的原料资源
Fig. Flow diagram of an ethylene cracker
33/52
1.5 精细有机合成的原料资源
1.5.3 天然气 天然气的主要成分是甲烷，油型天然气含C2以上烃约
2 ％ (v), 煤型天然气含 C2 以上烃约 20 ～ 25 ％ (v), 生物天然
提高，精细化工在经济建设和社会发展中将具有越来越重
要的战略地位。
10/52
1.3 精细化工的特点
1.3 精细化工的特点
精细化学品的生产过程（精细化工产品生产过程）， 不同于基本化工产品的生产，它是由化学合成（包括前 处理和后处理）、剂型加工（制剂）和商品化（标准化） 三部分才得到最终商品。 精细化工产品的生产主要表现出以下特点：
29/52
1.5 精细有机合成的原料资源
（1） 催化重整(catalytic reforming) : 将60～165℃的轻
汽油馏分或石脑油馏分在480～510 ℃、2.0～3.0MPa氢压
和含铂催化剂存在下，使原料中的由链烷烃和环烷烃转 化为芳烃，可以提高汽油的辛烷值和生产芳烃。
30/52
1.5 精细有机合成的原料资源
焦业的兴起与发展。炼焦过程副产大量煤焦油。从煤焦油 中提取的芳烃、含氮、含氧及含硫有机物可制造出多种有 机化学品如药物、染料等。因此，与煤焦油有关的化学工 业非常活跃。煤焦油工业的发展奠定了有机化学工业的基 础，对有机化学工业的发展起了极大地促进作用。

化工工艺学 第二章 化工生产过程的基础知识

第一节化工生产过程及工艺流程一、化工生产过程在化工生产中，将原料经过一系列的物理和化学加工处理制成目标产物的过程称为化工生产过程。

化工生产过程一般是由原料预处理、化学反应、产物的分离与精制及“三废”治理四个部分组成。

1 原料预处理在化工生产中，当一个反应确定之后，它就必须对原料有一定的要求，原料预处理的目的是为了使其达到化学反应所需要的条件。

例如：对固体原料需要进行粉碎、筛选，除去部分杂质；对液体原料一般需要配制成一定的浓度，再进行加热或气化；对气体原料通常需要一定的温度和压力等。

2 化学反应化学反应是化工生产过程的核心部分，通过化学反应实现原料到产物的转化过程。

1)化学反应的种类及条件◆化学反应种类很多，按反应体系中物料相态的不同分为均相反应和非均相反应；◆按催化剂的使用与否分为催化反应和非催化反应，当催化剂与反应物处于同一相态时称为均相催化反应，处于不同相态时称为非均相催化反应；◆按化学反应的特性分为氧化、还原、加氢或脱氢、聚合、缩合、重排、烃化、酰化、重氮化、硝化、磺化、歧化、异构化反应等。

实现化学反应通常需要一定的条件，如反应的温度、压力、催化剂、溶剂以及原料投料配比如何、反应的停留时间多少。

所以如何使反应过程进行较为合理，是化工工艺所要讨论的重点内容。

2)化学反应器实现化学反应过程的设备称为化学反应器，它是化工生产的关键设备。

反应器的设计和选型十分重要，这是因为反应器中进行的反应过程通常比较复杂，在反应的同时还有动量、热量和质量的传递。

由于各单元反应的特点各异，所以对反应器的要求也不相同，工业生产过程不仅与反应本身的特性有关，而且还与反应设备的特性有关。

反应器的种类繁多，结构各异，既可以按照反应的特性分类，也可以按照设备的特性进行分类。

◆按反应器中物质相态、反应器可分为均相和非均相反应器；◆按反应器的结构可分为釜式（槽式）、管式、塔式、固定床、流化床反应器等；◆按操作方式可分为间歇式、半间歇式和连续式反应器；◆按操作温度分为恒温式（等温式）和非恒温式反应器；◆按反应器与外界有无热量的传递可以分为绝热式和外部换热式反应器等。

化工设备操作规范与维护手册

化工设备操作规范与维护手册第一章：化工设备概述 (2)1.1 设备分类 (2)1.2 设备功能指标 (3)第二章：操作准备工作 (3)2.1 设备检查 (3)2.2 安全防护 (4)2.3 操作前培训 (4)第三章：设备操作流程 (5)3.1 启动操作 (5)3.2 运行监控 (5)3.3 停止操作 (5)第四章：设备维护保养 (6)4.1 日常保养 (6)4.2 定期保养 (6)4.3 故障处理 (7)第五章：设备检修 (7)5.1 检修计划 (7)5.2 检修流程 (7)5.3 检修安全 (7)第六章：设备故障分析与处理 (8)6.1 故障类型 (8)6.2 故障诊断 (9)6.3 故障处理 (9)第七章：设备功能优化 (9)7.1 节能减排 (9)7.1.1 节能减排的意义 (10)7.1.2 节能减排措施 (10)7.2 生产效率提升 (10)7.2.1 生产效率提升的意义 (10)7.2.2 生产效率提升措施 (10)7.3 设备升级改造 (10)7.3.1 设备升级改造的意义 (11)7.3.2 设备升级改造措施 (11)第八章：设备安全管理 (11)8.1 安全法规 (11)8.1.1 设备设计安全法规 (11)8.1.2 设备制造安全法规 (11)8.1.3 设备使用安全法规 (11)8.2 安全操作规程 (12)8.2.1 设备操作前的准备 (12)8.2.2 设备操作过程中的注意事项 (12)8.2.3 设备操作后的收尾工作 (12)8.3 应急处理 (12)8.3.1 设备故障应急处理 (12)8.3.2 设备应急处理 (12)8.3.3 应急预案的制定和演练 (12)第九章：设备环保要求 (12)9.1 环保标准 (12)9.2 环保设备 (13)9.3 环保措施 (13)第十章：设备信息化管理 (13)10.1 信息采集 (13)10.2 数据分析 (14)10.3 系统维护 (14)第十一章：设备人员培训与管理 (15)11.1 培训内容 (15)11.2 培训方式 (15)11.3 培训效果评估 (16)第十二章：设备档案管理与交接 (16)12.1 档案建立 (16)12.1.1 设备档案的 (16)12.1.2 档案分类与编目 (16)12.1.3 档案内容 (16)12.2 档案保管 (16)12.2.1 保管条件 (16)12.2.2 保管期限 (17)12.2.3 档案维护 (17)12.3 交接流程 (17)12.3.1 交接前的准备工作 (17)12.3.2 交接过程 (17)12.3.3 交接后的管理 (17)第一章：化工设备概述1.1 设备分类化工设备是化学工业中不可或缺的重要组成部分，其主要作用是实现化工过程中物料的反应、分离、储存和输送等功能。

精细化工过程与设备 第一章 绪论


3.黏合剂
7.塑料、合成纤 维和橡胶助剂
4.涂料
8.香料
10.试剂和高纯 物
14.功能高分子 18.无机精细化 学品
11.食品和饲料添 12.石油化 加剂 学品
15.化妆品 16.催化剂
2019/1/21
1.1 精细化工生产的特点及其对反应设备的要求 精细化工生产的特点
多品种、化学反应复杂、反应物料相态多样化 反应介质腐蚀性强、高技术密集度
器内的位置而改变
2019/1/21
1.4 反应器计算基本方程式
反应器计算的主要任务是根据给定的生产任务，计算一定条
件下反应所需要的体积，以此确定反应器的主要尺寸。
反应器计算中所应用的基本方程式是物料衡算式、热量衡算 式和反应动力学方程式。 1.4.1 反应动力学方程式 反应速度与影响因素间关系的式子，也称反应速度方程式。
对于均相反应，且反应混合物已经混合均匀，反应时不存在扩
散阻力，这时反应过程的总速度只取决于化学反应速度。 dnA rA （kmol · m-3· h-1） VR d
2019/1/21
1.4 反应器计算基本方程式
dFA rA FA:组分A的流量（kmol· h-1） 对于连续操作 dVR 如反应A→R为n级不可逆反应．其动力学方程式可写成 dnA n rA kcA VR dτ
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1.6 工业反应器放大
化学品 实验室研究 （1）逐级经验放大法 实验室研究 小型试验 中间试验 （2）数学模型法 实验室研究 小型试验 中间试验
2019/1/21
工业规模生产
模型试验 工业规模
大型冷模试验 计算机试验
4反应器计算基本方程式以微元体积dvr和微元时间d作为衡算基准对反应物进行衡算????????????????????????????????????????物的积累量元体积内反应微元时间微掉的反应物量元体积内转化微元时间微反应物量微元体积的微元时间离开的反应物量入微元体积微元时间内进质量守恒定律1

精细化工过程与设备教案第一章绪论

精细化工过程与设备第一章：绪论1.1精细化工生产的特点及其对反应设备的要求一、精细化工生产的特点–多品种–化学反应复杂–反应物料相态多样化–反应介质腐蚀性强–高技术密集度二、精细化工对反应设备的要求–反应器内要有良好的传质和传热条件–建立合适的浓度温度分布体系–对于强放热或吸热反应要保证保证足够快的传热速率和可靠的热稳定性；–根据操作温度、压力和介质的腐蚀性能，要求设备材料、型式和结构具有可靠的机械强度和抗腐蚀性能。

1.2反应器类型管式反应器釜式反应器塔式反应器–板式塔–填料塔–鼓泡塔反应床–固定床–流化床–移动床–滴流床(1)管式反应器管式反应器的特征是，长度远较管径为大，内部中空，不设置任何构件它多用于均相反应，例如，由轻油裂解生产乙烯所用的裂解炉便属此类反应器。

(2)釜式反应器釜式反应器又称反应釜或搅拌反应器，其高度一般与其直径相等或稍高，釜内设有搅拌装置及挡板，并可根据不同的情况，在釜外或釜内安装传热构件以维持所需反应温度。

釜式反应器是精细化工行业中应用十分广泛的一类反应器、一般用于进行均相反应，也可用于进行多相反应，如气液反应、液液反应、液固反应以及气液固反应。

许多酯化反应、硝化反应、磺化反应以及氯化反应等，都在釜式反应器中进行。

(3)塔式反应器塔式反应器的高度一般为直径的数倍以至十余倍，内部设有为了增加两相接触的构件如填料、筛板等。

图1．2(c)为板式塔，图1．2(d)为填料塔。

塔式反应器主要用于两种流体相反应的过程，如气液反应和液液反应。

鼓泡塔(见团1．2(e))也是塔式反应器的一种．用以进行气液反应、它内部不设置任何构件，气体以气泡形式通过液层。

喷雾塔也属于塔式反应器(见团1．2(f))，用于气液反应．液体呈雾滴状分散于气体中，情况正好与鼓泡塔相反。

无论哪一种型式的塔式反应器，参与反应的两种流体可以逆流、也可以并流，视具体情况而定。

(4)固定床反应器固定床反应器的特征为反应器内填充有固定不动的固体颗粒，这些固体颗粒可以是固体催化剂，也可以是固体反应物。

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α − lg R e y = β
式(2．25)中。α和β的值列于表2.3中。 (2．25)中 的值列于表2.3 2.3中
2010-11-23
(2.25)
精细化工过程与设备（2009-2010学年)
LiCl 26
资环学院化工系
精细化工过程与设备
2.4.2 搅拌功率
2010-11-23
精细化工过程与设备（2009-2010学年)
A、对径向流叶轮 平桨、涡轮) (平桨、涡轮)，湍 流态下 B、对轴向流叶 轮，湍流态下
d N ∝ p D
−1.2
(2.26) (2.27)
d Np ∝ D w Np ∝ d
−0.9
2、叶片宽度 w、叶片数目 nb和形状
A、对平桨涡轮
0.3 0.4
LiCl 27
资环学院化工系
精细化工过程与设备
一、形状因子对 搅拌功率的影响 1、叶轮直 径与器径比 d/D） （d/D）
实际使用的搅拌器形式多种多样，其功率曲线往往不能从文献上查到， 实际使用的搅拌器形式多种多样，其功率曲线往往不能从文献上查到，但 搅拌器的各项尺寸和叶轮直径等都有一定的比例关系， 搅拌器的各项尺寸和叶轮直径等都有一定的比例关系，此比值称为形状因 于或几何因子。若已知形状因子对功率准数的关系， 于或几何因子。若已知形状因子对功率准数的关系，便可根据构型相近的 搅拌器的功率曲线加以校正，估算出该装置的功率值，省却了实验测定。 搅拌器的功率曲线加以校正，估算出该装置的功率值，省却了实验测定。
Np = K Rex Fr y
Re = d Nρ / µ
式中 Np——功率准数； Np——功率准数 功率准数； Fr——弗劳德数； Fr——弗劳德数； ——弗劳德数
N2d Fr = g
Re——雷诺数； Re——雷诺数； 雷诺数 P——功率消耗(W)； ——功率消耗(W)； 功率消耗(W)
g——重力加速度(m·s-2)；N——叶轮转速(r·s-1) ——重力加速度(m· 重力加速度(m ——叶轮转速(r· 叶轮转速(r d——叶轮直径(m); ——叶轮直径 叶轮直径(m); ρ——液体密度(kg·m-3)； ——液体密度(kg· 液体密度(kg
LiCl 13
资环学院化工系
精细化工过程与设备
2010-11-23
精细化工过程与设备（2009-2010学年)
LiCl 14
资环学院化工系
精细化工过程与设备
2010-11-23
精细化工过程与设备（2009-2010学年)
LiCl 15
资环学院化工系
精细化工过程与设备
2010-11-23
精细化工过程与设备（2009-2010学年)
2010-11-23
精细化工过程与设备（2009-2010学年)
LiCl 5
资环学院化工系
精细化工过程与设备
2.4.1 搅拌器的类型
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LiCl 6
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釜
主 讲 教
式 反 应 器
第 二 章
李 成 林
师
（下）
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第二章 釜式反应器 2.1 概述 2.2 间歇操作釜式反应器工艺计算 2.3 连续操作釜式反应器工艺计算 2.4 搅拌器 2.5 传热装置
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精细化工过程与设备（2009-2010学年)
LiCl 2
2010-11-23 精细化工过程与设备（2009-2010学年) LiCl 17
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2.4.1 搅拌器的类型
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LiCl 18
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精细化工过程与设备
2.4.1 搅拌器的类型
当搅拌器置于容器中心搅拌粘度不高的液体时，只要叶轮旋转速度足够高，液体便会在 当搅拌器置于容器中心搅拌粘度不高的液体时，只要叶轮旋转速度足够高， 离心力的作用下形成旋涡。叶轮转速愈大，旋涡愈深，不发生轴向的混合作用， 离心力的作用下形成旋涡。叶轮转速愈大，旋涡愈深，不发生轴向的混合作用，且当物 料是多相系统时、还会发生分层或分离，甚至产生从表面吸进气体的现象。 料是多相系统时、还会发生分层或分离，甚至产生从表面吸进气体的现象。使被搅拌物 料的表观密度和搅拌效率降低，加剧了搅拌器的振动， 料的表观密度和搅拌效率降低，加剧了搅拌器的振动，因此必须制止这种打旋现象的产 生。 可在釜内装设挡板，使切向流动变为轴向和径向流动， 可在釜内装设挡板，使切向流动变为轴向和径向流动，同 时增大液体湍动的程度，可消除打旋，改善搅拌效果。 时增大液体湍动的程度，可消除打旋，改善搅拌效果。挡 板安装的方式见图2.10 2.10。 板安装的方式见图2.10。 对于低粘度液体的搅拌，可将挡板垂直纵向地安装在釜的 对于低粘度液体的搅拌， 内壁上，挡板宽度Wb一般为釜径D Wb一般为釜径 10，四块均布。 内壁上，挡板宽度Wb一般为釜径D的l／10，四块均布。对 于中等粘度液体的搅拌，挡板与器壁间距为0.1～0.15板宽， 于中等粘度液体的搅拌，挡板与器壁间距为0.1 0.15板宽， 0.1～ 板宽 用以防止固体在挡板后积聚和形成停滞区。 用以防止固体在挡板后积聚和形成停滞区。对于高粘度液 可使挡板离开釜壁并与壁面倾斜。 体，可使挡板离开釜壁并与壁面倾斜。 挡板下端伸到釜底，上端伸出液面。对锥形釜底， 挡板下端伸到釜底，上端伸出液面。对锥形釜底，当使用 径向流叶轮时，若叶轮位置较低， 径向流叶轮时，若叶轮位置较低，需把挡板伸到锥形部分 宽度减半。 内，宽度减半。 由于液体的粘性力可抑制打旋，因此当液体的粘度在5 由于液体的粘性力可抑制打旋，因此当液体的粘度在5— 12Pa· 可减少挡板宽度，当帖度大于12Pa 12Pa· 12Pa·s时，可减少挡板宽度，当帖度大于12Pa·s后．不需安 装挡板。 装挡板。
LiCl 9
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LiCl 10
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LiCl 12
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精细化工过程与设备（2009-2010学年)
μ——液体粘度(Pa·s)； K——系统几何构型的总形状系数。 ——液体粘度(Pa·s)； ——系统几何构型的总形状系数 液体粘度(Pa 系统几何构型的总形状系数。
功率函数Φ 功率函数Φ
Φ=
Np e = KR x = y y Fr N2d g
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P ρN3d 5
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精细化工过程与设备
不同型式搅拌器的功率曲线 1--螺旋桨，螺距等于直径，无挡板；2--螺旋桨，螺距等于直径，4块宽度为0．1D的挡板； --螺旋桨，螺距等于直径，无挡板； --螺旋桨，螺距等于直径， 块宽度为0 1D的挡板； 螺旋桨 螺旋桨 的挡板 --螺旋桨 螺距等于2倍直径，无挡板； --螺旋桨 螺距等于2倍直径， 块宽度为0 螺旋桨， 螺旋桨， 3--螺旋桨，螺距等于2倍直径，无挡板；4--螺旋桨，螺距等于2倍直径，4块宽度为0．1D 的挡板； --六平叶片涡轮 无挡板； --六平叶片涡轮 块宽度为0.1D的挡板； --六弯 六平叶片涡轮， 六平叶片涡轮， 0.1D的挡板 的挡板；5--六平叶片涡轮，无挡板；6--六平叶片涡轮，4块宽度为0.1D的挡板；7--六弯 25，45° 叶片涡轮， 块宽度为0 1D的挡板 --扇形涡轮 的挡板； 扇形涡轮， d=3， 个叶片， 叶片涡轮，4块宽度为0．1D的挡板；8--扇形涡轮，D／d=3，8个叶片，w／d＝0．25，45° 块宽度为0 1D的挡板 一平奖， 个叶片， 块宽度为0 1D的挡板 的挡板； 角，4块宽度为0．1D的挡板；9一平奖，2个叶片，4块宽度为0．1D的挡板
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2.4 搅拌器
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LiCl 3
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2.4 搅拌器
• 搅拌在化工生产中的应用非常广泛，精细 化学工艺的许多过程都是在有搅拌机构的 釜式反应器中实现的。 • 搅拌的目的 搅拌的目的是：
P = K 2 ρ N 3d
5
(2.24)
式(2．23)表明，在任一搅并速度下,功率消耗与液体的粘度成正比。 (2．23)表明 在任一搅并速度下,功率消耗与液体的粘度成正比。 表明， (2．23)、(2．24)中常数K1和K2的数值列于表2.2中 中常数K1 的数值列于表2.2 式(2．23)、(2．24)中常数K1和K2的数值列于表2.2中。当无挡板 Re>300的搅拌系统 的搅拌系统， 而Re>300的搅拌系统，不能忽略重力影响时应表示为
LiCl 21
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LiCl 22
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LiCl 23
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精细化工过程与设备
功率准数
2
Np = K Rex Fr y
– ①使互溶的两种或两种以上液体混合均匀； – ②形成乳浊液或悬浮液； – ③促进化学反应和加速物理变化过程，如促进 溶解、吸收、吸附、萃取、传热等过程。