釜式反应器结构选型

六、釜式反应器的工业应用
1、适用场合
一定要有液相参加反应 可用于气液、液固、液液等非均相及均相反应
主要运用于液液均相反应过程
2、操作方式
釜式反应器按操作方式可分为：
①间歇釜式反应器,或称间歇釜。 ②连续釜式反应器,或称连续釜 ③半连续釜式反应器
2、操作方式
①间歇釜式反应器,或称间歇釜。
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。
认识釜式反应器
萁在釜下燃,豆在釜中泣。
带有搅拌装置且高径比不 大的反应设备,又称为槽型 反应器或锅式反应器
认识釜式反应器
釜式反应器的基本结构 釜式反应器的壳体结构 釜式反应器的搅拌装置 釜式反应器的传热装置 釜式反应器的密封装置 釜式反应器的工业应用
一、釜式反应器的基本结构
釜式反应器的基本结构 主要包括:
6、涡轮式搅拌器
适用于大量液体的连 续搅拌操作，除稠厚 的浆糊状物料外，几 乎可应用于任何情况。
7、螺带式搅拌器
常用扁钢按螺旋形绕成， 直径较大，与釜壁的间 隙很小，所以搅拌时能 不断地将粘于釜壁的沉 积物刮下来。螺带的高 度通常取罐底至液面的 高度。
8、怎么选择搅拌器
按物料粘度选型
按搅拌目的选型
式和桨式。
四、釜式反应器的传热装置
换热装置是用来加热或冷却反应物料，使 之符合工艺要求的温度条件的设备。 其结构型式主要有夹套式、蛇管式、列管式、 外部循环式等，也可用直接火焰或电感加热。
1、夹套式
夹套是套在反应器筒体 外面能形成密封空间的容 器，既简单又方便。
夹套的高度取决于传热面积， 而传热面积由工艺要求确定。 夹套高度一般应高于料液的 高度，应比釜内液面高出50 －100mm左右，以保证传热。

5、维修周期长，端面磨损后可自动补偿，一般情况下不需经常性维修；
6、抗振性好，对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感；
7、适用范围广，能用于高温、低温、高压、真空、不同旋转频率，以及各种腐蚀性介质和含磨粒介质的密封。
正是由于机械密封的上述优点，其在搅拌设备上已被广泛使用。
机械密封有单端面机械密封和双端面机械密封两种，单端面机械密封价格较低，当单端面机械密封不能达到要求时，需用双端面机械密封。
搅拌设备的基本结构与选型
1.搅拌容器
搅拌容器常被称作搅拌釜（或搅拌槽），当搅拌设备用作反应器时，又被称为搅拌釜式反应器，有时简称反应釜。
釜体的结构型式通常是立式圆筒形，其高径比值主要依据操作是容器装液高径比以及装料系数大小而定。而容器的装液高径比又视容器内物料的性质、搅拌特征和搅拌器层数而异，一般取1～1.3，最大时可达6。釜底形状有平底、椭圆底、锥形底等有时亦可用方形釜。同时，根据工艺的传热要求，釜体外可加夹套，并通以蒸气、冷却水等载热介质；当传热面积不足时，还可在釜体内部设置盘管等。
2.2 搅拌轴
搅拌设备中的电动机输出的动力是通过搅拌轴传递给搅拌器的，因此搅拌轴必须足够的强度。同时，搅拌轴既要与搅拌器连接，又要穿过轴封装置以及轴承、联轴
器等零件，所以搅拌轴还应有合理的结构、较高的加工精度和配合公差。
4.轴封
轴封是搅拌设备的重要组成部分。轴封属于动密封，其作用是保证搅拌设备内处于一定的正压或真空状态，防止被搅拌的物料逸出和杂质的渗入，因而不是所有的转轴密封型式都能用于搅拌设备。在搅拌设备中，最常用的轴封有液封、填料密封和机械密封等。
4.1 液封
当搅拌设备内工作压力为常压，轴封的作用仅是为了防止灰尘与杂质进人内部工作介质，或者隔离工作介质与搅拌设备周围的环境介质相互接触时，可选用液封。液封结构简单，没有与传动轴直接接触引起摩擦的零件。但为保证圆柱形壳体或静止元件与旋转元件之间的间隙符合设计要求，其密封部位零件的加工、安装要求较高。

• 四、釜式反应器结构
• 图1一1是一种典型的釜式反应器，它由钢板卷焊制成圆筒体，再焊接 上由钢板压制的标准釜底，并配上釜盖、夹套、搅拌器等部件。由图 可见其结构主要由以下几部分组成:壳体结构、搅拌装置、密封装置 和换热装置。
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任务1 釜式反应器的选择
• 1.釜式反应器壳体结构 • (1)罐体。 • 釜式反应器的壳体结构包括筒体、底、盖(或称封头)、手孔或入孔、
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任务1 釜式反应器的选择
• (7)反应釜支架。 • 反应釜支架有两种:悬吊式支架和支承式支架。悬吊式支架是可以将
反应釜固定在操作平台上，而支承式支架则是安放在地面上，如图1 一10所示。 • 2.釜式反应器的搅拌装置 • (1)搅拌器的形式及结构。 • 精细化学工艺的许多过程都是在有搅拌装置的釜式反应器中实现的。 搅拌的目的是: • 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。一也能刮除沉积在器壁上的附着物，提高传热效率。
• ②活化能E不能独立预示反应速率的大小，它只表明反应速率对温度 的敏感程度。E越大，温度对反应速率的影响越大。除了个别的反应 外，一般反应速率均随温度的上升而加快。E越大，反应速率随温度 的上升而增加得越快。
• ③对于同一反应，即当活化能E一定时，反应速率对温度的敏感程度 随着温度的升高而降低。
• 在均相反应系统中如只进行如下不可逆化学反应:
• 1.均相反应速率 • 化学反应速率是指单位时间、单位体积的物料数量的变化量。物料指
反应物或产物。因此，均相反应速率定义式为:
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任务1 釜式反应器的选择

（三）釜式反应器的设计1、釜式反应器设计的系列化国家已有Ｋ型和Ｆ型反应釜系列Ｋ型釜：形状上呈“矮胖型”，长径比较小Ｆ型釜：长径比较大，较瘦长材质：碳钢、不锈钢和搪瓷等规格：高压、真空反应釜常减压和低压常压反应釜传热面积和搅拌形式都有规定，在选型时，不符，可与厂家协商进行修改。

若没有合用的型号，可自行设计。

２、釜式反应器设计的工作内容（１）确定釜的操作方式（间歇与连续）（２）汇总设计基础数据：包括物料流量，反应时间，操作压力，操作温度，投料比，转化率，收率，物料的物性数据等（３）计算釜的体积（计算方法见下）（４）确定台数和连接方式（串联与并联）（５）确定釜的直径与筒体高度（长径比取1～3)（６）确定釜的传热装置的型式与换热面积（７）选择釜的搅拌器（如浆式、框式、锚式等）3、釜式反应器体积的计算(1)连续釜 V r= Q0τ（四）固定床催化反应器的设计１、固定床催化反应器的类型 AfAf A Af Af A R C C R x C -==00ττ或２、固定床催化反应器催化剂用量的确定(1)空速法乙烯直接氧化制环氧乙烷所用的反应器是外部换热式固定床催话反应器 测得空速为5000m3(STP)/(m3cat.h)，要求所设计的反应器进口气体流量为8900m3(STP)/h ，求反应器的催化剂堆体积。

解：由空速计算式得(2)模型法绝热式固定床反应器的催化剂用量用下列联立模型方程可求解催化剂堆体积固定床自热式多段绝热式非原料气泠激式原料气泠激式中间间接换热式外热式 单段绝热式 催化剂床层体积原料气体的体积流量空速=378.150008900m ===空速原料气体的体积流量催化剂堆体积)(),(10000A A A A A x x A A r x x T T T x f R dx R F V A f A -+===⎰λ（五）流化床反应器的设计1、流化床反应器的构造（1）流化床直径D（2）扩大段直径D ′（3）浓相段高度H 1（4）稀相段高度H 2（5）扩大段高度H 32、流化床反应器主要尺寸的确定1）流化床直径D式中D —流化床直径，m H 1H 3H 2ptr A pt t r A C H y C F H F )()(00∆-≈∆-=λuVD π4=V —气体的体积流量，m 3/su —空床气速，即流化床的操作气速,m /s流化床的操作气速可根据生产或试验数据选取,常用的操作气速为0.2～1.0m/s ，也可用流化数来计算操作气速, 即 u = n u mf 。