精细化工过程与设备 第三课 管式反应器

精细化工过程与设备 第三课 管式反应器

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时间:2019-03-03

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1、精细化工工程与设备主讲::赵:赵赵平赵平教材::::《:《《《精细化工过程与设备精细化工过程与设备》》》主编::::杨春晖:杨春晖郭亚军Chapter3管式反应器管式反应器概述管式反应器的结构:直管、弯管、密封环、法兰兰、兰、、机架、机架管式反应器举例相关工艺计算1.管式反应器概述(((一(一一)一)))管式反应器的特点管式反应器的特点由多根细管串联或并联而构成的一种反应器,长度和直径之比通常大于50-100;实际应用中,多数采用连续操作,少数采用半连续操作。特点:由于反应物的分子在反应器内停留时间相等,所以在反应

2、器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间而变化;管式反应器具有容积小、比表面大、单位容积的传热面积大,特别适用于热效应较大的反应;由于反应物在管式反应器中反应速度快、流速快,所以它的生产能力高;管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产;和釜式反应器相比较,其返混较小;既适用于液相反应,又适用于气相、固相、气液相、气固相反应。例如:乙烯高压聚合(((二(二二)二)))管式反应器的分类管式反应器的分类管式反应器是应用较多的一种连续操作反应器,常用的管式反应器有以下几种类型:(1)水平管式反应器如图,是进行气相或均液相

3、反应常用的一种管式反应器。由无缝钢管与U形管连接而成,这种结构易于加工制造和检修。高压反应管道的连接采用标准槽对焊钢法兰,可承受1.600-10Mpa压力。(2)立管式反应器如图,是几种立管式反应器:(a)单程式立管式反应器(b)带中心插入管的立管式反应器(c)有时也将一束立管安装在一个加热套筒(((a)))单程式)单程式内,以节省安装面积,如图(c)所示.立管式反应器被应用于液相氨化反应、液相加氢反应、液相氧化反应等工艺中。(c)夹套式(((b)))中心插入管式)中心插入管式(3)盘管式反应器优点:将管式反应器做成盘管的形式

4、,设备紧凑,节省空间。缺点:检修和清刷管道比较困难。盘管式反应器如图:图示的反应器由许多水平盘管上下重叠串联组成;每一个盘管是由许多半径不同的半圆形管子相连接成螺旋形式;螺旋中央留出Φ400mm的空间,便于安装和检修。(4)U形管式反应器特点:U形管式反应器的管内设有多孔挡板或搅拌装置,以强化传热与传质过程;U形管的直径大,物料停留时间增长,可应用于反应速率较慢的反应。例如:带多孔挡板的U形管式反应器,被应用于己内酰胺的聚合反应;带搅拌装置的U形管式反应器适用于非均液相物料或液固相悬浮物料,如甲苯的连续硝化、蒽醌的连

5、续磺化等反应。U形管式反应器(((三(三三)三)))管式反应器的加热或冷却方式管式反应器的加热或冷却方式(1)套管或夹套传热(2)套筒传热,反应器置于套筒内进行换热(3)短路电流加热这种加热方法升温快、加热温度高、便于实现遥控和自控(4)烟道气加热利用气体或液体燃料燃烧产生的烟道气辐射直接加热管式反应器,可达数百度的高温。2.管式反应器的结构以套管式反应器为例介绍管式反应器具体结构:套管式反应器由长径比很大(L/D=20~25)的细长管和密封环通过连接件的紧固串联安放在机架上面组成。包括直管、弯管、密封环、法兰及紧固件、温度补偿

6、器、传热夹套及联络管和机架等几部分。(((一(一一)一)))直管直管直管的结构如图所示:(((一(一一)一)))直管直管内管和夹套管:根据反应段的不同,内管内径通常也不同,有Φ27mm和Φ34mm;夹套管采用焊接形式与内管固定。夹套管上对称地安装一对不锈钢Ω形补偿器,以消除开停车时内外管线膨胀系数不同而附加在焊缝上的拉应力。反应器预热段:夹套管内通蒸汽加热进行反应。反应段和冷却段:通热水移去反应热或冷却。所以在夹套管两端开了孔,并装有连接法兰,以便和相邻夹套管相连通。2.管式反应器的结构(((二(二二)二)))弯管弯管弯管

7、结构与直管基本相同(见图);弯头半径R≥5D(1±4%);弯管在机架上的安装方法允许其有足够的伸缩量,故不再另加补偿器。2.管式反应器的结构(((三(三三)三)))密封环密封环套管式反应器的密封环为透镜环。透镜环有两种形状:一种是圆柱形的,用反应器内管同一材质制成;另一种是带接管的T形透镜环,带接管的T形透镜环是安装测温、测压元件用的。带接管的TTT形透镜环T形透镜环2.管式反应器的结构(((四(四四)四)))管件管件反应器的连接必须按规定的紧固力矩进行,所以对法兰、螺柱和螺母都有一定要求。(((五(五五)五)))机架机架

8、反应器机架用桥梁钢焊接成整体;地脚螺栓安放在基础桩的柱头上,安装管子支架部位装有托架;管子用抱箍与托架固定。2.管式反应器的结构2.管式反应器的结构2.管式反应器的结构2.管式反应器的结构3.管式反应器举例(((一(一一)一)))

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