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1、第七章 反應(yīng)設(shè)備,目 錄,第一節(jié) 反應(yīng)設(shè)備的應(yīng)用及類型,一、反應(yīng)設(shè)備的應(yīng)用 ◆ 反應(yīng)設(shè)備 在化工生產(chǎn)過程中,為化學(xué)反應(yīng)提供反應(yīng)空間和反應(yīng)條件的裝置. ◆ 反應(yīng)設(shè)備的應(yīng)用 * 通過對參加反應(yīng)的介質(zhì)的充分攪拌,使物料混合均勻; * 強化傳熱效果和相間傳質(zhì); * 使氣體在液相中作均勻分散; * 使固體顆粒在液相中均勻懸浮; * 使不相容的另一液相均勻懸浮或充
2、分乳化。,二、反應(yīng)設(shè)備的類型 按結(jié)構(gòu)型式分類,可分為釜式反應(yīng)器、管式反應(yīng)器、塔式反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器等。 ◆ 釜式反應(yīng)器 釜 式反應(yīng)器也稱槽式、鍋式反應(yīng)器。 ◆ 管式反應(yīng)器 管式反應(yīng)器主要用于氣相、液相、氣—液相連續(xù)反應(yīng)過程,由單根(直管或盤管)連續(xù)或多根平行排列的管子組成,一般設(shè)有套管或殼管式換熱裝置。,管式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖,◆ 塔式反應(yīng)器
3、,鼓泡塔反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖1—分布格板;2—夾套;3—氣體分布器;4—塔體;5—擋板;6—塔外換熱器;7—液體捕集器;8—擴大段,◆ 固定床反應(yīng)器 固定床板反應(yīng)器是指流體通過靜止不動的固體物料所形成的床層而進行化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備。以氣- 固反應(yīng)的固定床反應(yīng)器最常見。 ◆ 流化床反應(yīng)器 細小的固體顆粒被流動著的流體攜帶,具有像流體一樣自由流動的性質(zhì),此種現(xiàn)象稱為固體的流態(tài)化。 把反應(yīng)器和在其中呈流態(tài)化
4、的固體催化劑顆粒合在一起,成為流化床反應(yīng)器。流化床反應(yīng)器多用于氣- 固反應(yīng)過程。,第二節(jié) 釜式攪拌反應(yīng)器的構(gòu)造,一、總體結(jié)構(gòu) ◆ 釜式攪拌反應(yīng)器的分類 立式容器中心攪拌、偏心攪拌、傾斜攪拌,臥式容器攪拌等。 ◆ 立式容器中心攪拌 主要包括攪拌罐、攪拌裝置、密封裝置 攪拌罐—由罐體和傳熱裝置組成。作用是提供反應(yīng)空間和反應(yīng)條件。 攪拌裝置—由攪拌器、攪拌軸、傳動裝置組成
5、。傳動裝置又由電動機、減速器、聯(lián)軸器及機座等組成。 密封裝置—防止罐內(nèi)介質(zhì)泄漏或外界空氣進入罐內(nèi)。,立式容器中心 攪 拌反應(yīng)器1—攪拌器2—罐體;3—夾套; 4—攪拌軸;5—壓出管;6—支座;7—人孔; 8—軸封;9—傳動裝置,◆ 攪拌器,典型攪拌器結(jié)構(gòu)示意,常用攪拌器及流型示意,三、攪拌附件 ◆ 擋板 擋板的作用是避免旋 渦現(xiàn)象,增大被攪拌液體 的湍流程度
6、,將切向流動 變?yōu)檩S向和徑向流動,強 化反應(yīng)器內(nèi)液體的對流和 擴散,改善攪拌效果。,攪拌反應(yīng)器的擋板結(jié)構(gòu),,可有效地防止粘滯液體在擋板處形成死角,以防止固體顆粒的堆積。,在高粘度物料中使用槳式攪拌器時,可安裝橫擋板以增加摻合作用,擋板寬度可與攪拌葉同寬。,對于低粘度液體擋板裝在壁上。,對于中等粘度液體擋板離開槽壁(或固—液相操作時),對于高粘度液體擋板離開槽壁并與槽壁成一定角度。豎向擋板安裝方式。,◆ 導(dǎo)流筒
7、 ● 導(dǎo)流筒的作用 導(dǎo)流筒作用---提高混合效率 一方面提高了對液體的攪拌程度,加強了攪拌器對液體的直接機械剪切作用;另一方面由于限定了液體的循環(huán)路徑,確立了充分循環(huán)的流型,使器內(nèi)所有物料均能通過導(dǎo)流筒內(nèi)的強烈混合區(qū),減少了走短路的機會。 ● 導(dǎo)流筒的組成 導(dǎo)流筒是一個圓筒,安裝在攪拌器的外面。常用于推進式和渦輪式攪拌器。,導(dǎo)流筒示意圖,四、傳動裝置,攪拌
8、反應(yīng)器傳動裝置 1—電動機; 2—減速器; 3—聯(lián)軸器; 4—機座; 5—軸封裝置; 6—底座; 7—封頭; 8—攪拌軸;,五、軸封結(jié)構(gòu) 軸封是指攪拌軸與 罐體之間的動密封結(jié)構(gòu), 常用的有填料密封和機 械密封。,反應(yīng)器填料密封結(jié)構(gòu) 1—本體; 2—螺釘; 3—襯套; 4—螺塞;
9、 5—油圈; 6—油杯; 7—密封圈;8—水夾套; 9—油環(huán); 10—填料; 11—壓蓋; 12—螺母; 13—雙頭螺柱,反應(yīng)器機械密封,第三節(jié) 攪拌反應(yīng)器的罐體,一、罐體尺寸確定 ◆ 高徑比 ●確定罐體高徑比的考慮因素 *由于攪拌功率在一定條件下與攪拌器直徑的5次方成正比,所以從減少攪拌功率的角度考慮,高徑比可取得大一些。 *
10、若采用夾套傳熱結(jié)構(gòu),從傳熱角度看,希望高徑比可取得大一些;當(dāng)容積一定時,高徑比大、罐體就高,盛料部分表面積大、傳熱面積也就大。 *要考慮物料的狀態(tài),對發(fā)酵類物料,為了使通入罐內(nèi)的空氣與發(fā)酵物料充分接觸,高徑比應(yīng)取得大一些。,夾套反應(yīng)器罐體尺寸示意,◆直徑及高度確定 ● 裝料系數(shù) 若物料在反應(yīng)過程中產(chǎn)生泡們沫或呈沸騰狀態(tài),取裝料系數(shù)0.6~0.7; 若物料反應(yīng)較平穩(wěn),則取裝料系
11、數(shù)0.8~0.85。 ● 直徑及高度確定 1、在初步確定H/Di后,可先忽略封頭的容積,近似計算出罐體的容積。,≈ 得2、將上式計算的結(jié)果圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑,再代入下式中克計算出罐體的高度,,,,,二、傳熱裝置 ◆ 夾套,可拆卸的夾套,不可拆卸的夾套,◆ 蛇管,蛇管結(jié)構(gòu),蛇管的固定結(jié)構(gòu),三、工藝接管 ◆ 進料管,進
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