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1、第七章第七章 反应设备反应设备目目 录录3 3搅拌反应器的罐体搅拌反应器的罐体搅拌反应器的罐体搅拌反应器的罐体2 2釜式搅拌反应器的构造釜式搅拌反应器的构造釜式搅拌反应器的构造釜式搅拌反应器的构造1 1反应设备的应用及类型反应设备的应用及类型反应设备的应用及类型反应设备的应用及类型第一节第一节 反应设备的应用及类型反应设备的应用及类型一、反应设备的应用一、反应设备的应用 反应设备反应设备 在化工生产过程中，为化学反应提供反应空间和反在化工生产过程中，为化学反应提供反应空间和反应条件的装置应条件的装置.反应设备的应用反应设备的应用 *通过对参加反应的介质的充分搅拌，使物料混合通过对参加反应的介质
2、的充分搅拌，使物料混合均匀；均匀；*强化传热效果和相间传质；强化传热效果和相间传质；*使气体在液相中作均匀分散；使气体在液相中作均匀分散；*使固体颗粒在液相中均匀悬浮；使固体颗粒在液相中均匀悬浮；*使不相容的另一液相均匀悬浮或充分乳化。使不相容的另一液相均匀悬浮或充分乳化。二、反应设备的类型二、反应设备的类型 按结构型式分类，可分为釜式反应器、管式反应器、按结构型式分类，可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。釜式反应器釜式反应器 釜釜 式反应器也称槽式、锅式反应器。式反应器也称槽式、锅式反应器。管式反应器管式反应器 管
3、式反应器主要用于气相、液相、气管式反应器主要用于气相、液相、气液相连续反液相连续反应过程，由单根应过程，由单根(直管或盘管直管或盘管)连续或多根平行排列的管连续或多根平行排列的管子组成，一般设有套管或壳管式换热装置。子组成，一般设有套管或壳管式换热装置。管式反应器结构示意图管式反应器结构示意图 塔式反应器塔式反应器 鼓泡塔反应器结构示意图鼓泡塔反应器结构示意图11分布格板；分布格板；22夹套；夹套；33气体分布器；气体分布器；44塔体；塔体；55挡板；挡板；66塔外换热器；塔外换热器；77液体捕集器；液体捕集器；88扩大段扩大段 固定床反应器固定床反应器 固定床板反应器是指流体通过静止不动的固
4、体物料固定床板反应器是指流体通过静止不动的固体物料所形成的床层而进行化学反应的设备。以气所形成的床层而进行化学反应的设备。以气-固反应的固反应的固定床反应器最常见。固定床反应器最常见。流化床反应器流化床反应器 细小的固体颗粒被流动着的流体携带，具有像流体细小的固体颗粒被流动着的流体携带，具有像流体一样自由流动的性质，此种现象称为固体的流态化。一样自由流动的性质，此种现象称为固体的流态化。把反应器和在其中呈流态化的固体催化剂颗粒合在把反应器和在其中呈流态化的固体催化剂颗粒合在一起，成为流化床反应器。流化床反应器多用于气一起，成为流化床反应器。流化床反应器多用于气-固固反应过程。反应过程。第二节第
5、二节 釜式搅拌反应器的构造釜式搅拌反应器的构造一、总体结构一、总体结构 釜式搅拌反应器的分类釜式搅拌反应器的分类 立立式式容容器器中中心心搅搅拌拌、偏偏心心搅搅拌拌、倾倾斜斜搅搅拌拌，卧卧式式容容器器搅拌等。搅拌等。立式容器中心搅拌立式容器中心搅拌 主要包括搅拌罐、搅拌装置、密封装置主要包括搅拌罐、搅拌装置、密封装置 搅拌罐搅拌罐由罐体和传热装置组成。作用是提供反应空由罐体和传热装置组成。作用是提供反应空间和反应条件。间和反应条件。搅拌装置搅拌装置由搅拌器、搅拌轴、传动装置组成。传动由搅拌器、搅拌轴、传动装置组成。传动装置又由电动机、减速器、联轴器及机座等组成。装置又由电动机、减速器、联轴器及
6、机座等组成。密封装置密封装置防止罐内介质泄漏或外界空气进入罐内。防止罐内介质泄漏或外界空气进入罐内。立式容器中心立式容器中心 搅搅 拌反应器拌反应器1搅拌器2罐体；3夹套；4搅拌轴；5压出管；6支座；7人孔；8轴封；9传动装置 搅拌器搅拌器 典型搅拌器结构示意典型搅拌器结构示意 常用搅拌器及流型示意常用搅拌器及流型示意 三、搅拌附件三、搅拌附件 挡板挡板 挡板的作用是避免旋挡板的作用是避免旋 涡现象，增大被搅拌液体涡现象，增大被搅拌液体 的湍流程度，将切向流动的湍流程度，将切向流动 变为轴向和径向流动，强变为轴向和径向流动，强 化反应器内液体的对流和化反应器内液体的对流和 扩散，改善搅拌效果。
7、扩散，改善搅拌效果。搅拌反应器的挡板结构搅拌反应器的挡板结构可有效地防止粘滞液体在挡板处形成死角，以防止固体颗粒的堆积。在高粘度物料中使用桨式搅拌器时，可安装横挡板以增加掺合作用，挡板宽度可与搅拌叶同宽。对于低粘度液体挡板装在壁上。对于中等粘度液体挡板离开槽壁（或固液相操作时）对于高粘度液体挡板离开槽壁并与槽壁成一定角度。竖向挡板安装方式。导流筒导流筒 导流筒的作用导流筒的作用 导流筒导流筒作用作用-提高混合效率提高混合效率 一方面提高了对液体的搅拌程度，加强了搅拌器对液体的直一方面提高了对液体的搅拌程度，加强了搅拌器对液体的直接机械剪切作用；另一方面由于限定了液体的循环路径，确立了充接机械剪
8、切作用；另一方面由于限定了液体的循环路径，确立了充分循环的流型，使器内所有物料均能通过导流筒内的强烈混合区，分循环的流型，使器内所有物料均能通过导流筒内的强烈混合区，减少了走短路的机会。减少了走短路的机会。导流筒的组成导流筒的组成 导流筒是一个圆筒，安装在搅拌器的外面。常用于导流筒是一个圆筒，安装在搅拌器的外面。常用于推进式和涡轮式搅拌器。推进式和涡轮式搅拌器。导流筒示意图导流筒示意图 四、传动装置四、传动装置 搅拌反应器传动装搅拌反应器传动装置置 1电动机；2减速器；3联轴器；4机座；5轴封装置；6底座；7封头；8搅拌轴；五、轴封结构五、轴封结构 轴封是指搅拌轴与轴封是指搅拌轴与 罐体之间的
9、动密封结构，罐体之间的动密封结构，常用的有常用的有填料密封和机填料密封和机 械密封。械密封。反应器填料密封结构反应器填料密封结构 1本体；2螺钉；3衬套；4螺塞；5油圈；6油杯；7密封圈；8水夹套；9油环；10填料；11压盖；12螺母；13双头螺柱 反应器机械密封反应器机械密封 第三节第三节 搅拌反应器的罐体搅拌反应器的罐体一、罐体尺寸确定一、罐体尺寸确定 高径比高径比 确定罐体高径比的考虑因素确定罐体高径比的考虑因素 由于搅拌功率在一定条件下与搅拌器直径的由于搅拌功率在一定条件下与搅拌器直径的5 5次方成正比，次方成正比，所以从减少搅拌功率的角度考虑，高径比可取得大一些。所以从减少搅拌功率的
10、角度考虑，高径比可取得大一些。若采用夹套传热结构，从传热角度看，希望高径比可取得若采用夹套传热结构，从传热角度看，希望高径比可取得大一些；当容积一定时，高径比大、罐体就高，盛料部分表面积大、大一些；当容积一定时，高径比大、罐体就高，盛料部分表面积大、传热面积也就大。传热面积也就大。要考虑物料的状态，对发酵类物料，为了使通入罐内的空气要考虑物料的状态，对发酵类物料，为了使通入罐内的空气与发酵物料充分接触，高径比应取得大一些。与发酵物料充分接触，高径比应取得大一些。夹套反应器罐体尺寸示意夹套反应器罐体尺寸示意 直径及高度确定直径及高度确定 装料系数装料系数 若物料在反应过程中产生泡们沫或呈沸腾状态
11、，取若物料在反应过程中产生泡们沫或呈沸腾状态，取装料系数装料系数0.60.60.70.7；若物料反应较平稳，则取装料系数若物料反应较平稳，则取装料系数0.80.80.850.85。直径及高度确定直径及高度确定 1、在初步确定在初步确定H/DiH/Di后，可先忽略封头的容积，近后，可先忽略封头的容积，近似计算出罐体的容积似计算出罐体的容积。得得2 2、将上式计算的结果圆整为标准直径，再代入下式中克、将上式计算的结果圆整为标准直径，再代入下式中克计算出罐体的高度计算出罐体的高度 二、传热装置二、传热装置 夹套夹套 可拆卸的夹套可拆卸的夹套 不可拆卸的夹套不可拆卸的夹套 蛇管蛇管蛇管结构蛇管结构 蛇管的固定结构蛇管的固定结构 三、工艺接管三、工艺接管 进料管进料管 进料管结构进料管结构 出料管出料管下部出料管下部出料管 上部出料管上部出料管