化学反应原理与设备(杨西萍)模块二.ppt

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1、模块二、釜式反应器目标要求：了解釜式反应器的基本结构、特点及工业应用掌握各类釜式反应器的计算了解釜式反应器的热稳定性问题掌握釜式反应器的操作技能项目一、釜式反应器的结构釜式反应器又称为槽式反应器，是各类反应器中应用范围比较广泛的一类反应器，主要用于液－液均相反应，同时也可用于气－液、液－液非均相反应。操作方式非常灵活，可根据生产的不同要求采用间歇操作、连续操作及半间歇半连续的操作方式。釜式反应器的主要特点是：适用的温度和压力范围宽；操作弹性大；适应性强。釜式反应器从外型上来看是一高径比接近于一的圆筒型反应器。反应器结构主要包括反应器筒体、各种接管、搅拌装置、密封装置和换热装置等釜式反

2、应器的基本结构基本结构：壳体结构、搅拌器、密封装置、换热装置釜式反应器的基本结构壳体结构反应器的筒体皆为圆筒形。底、盖常用的形状有平面形、碟形、椭圆形和球形，也有的釜底为锥形。反应釜的顶盖也叫上封头，通过法兰将顶盖与筒体相连接。在顶盖上通常开有工艺接管、人孔、手孔、视镜等。此外，反应釜的传动装置也大多直接支承在顶盖上。工艺接管口主要用于进、出物料及安装温度、压力的测定装置手孔或人孔的安设是为了检查内部空间以及安装和拆卸设备内部构件视镜主要是为了观察反应器内物料的混合情况及反应情况釜式反应器的搅拌装置搅拌器的作用，通过搅拌达到物料的充分混合，增强物料分子碰撞，强化反应器内物料的传质传热

3、搅拌器类型搅拌器的选型主要根据物料性质、搅拌目的及各种搅拌器的性能特征来进行釜式反应器的搅拌装置挡板和导流筒挡板：一般是指固定在反应釜内壁上的长条形板挡板。它可把切线流转变为轴向流和径向流，增大了液体的湍动程度，从而改善了搅拌效果。导流筒：是一个圆筒，搅拌操作中若需要控制流体的流型，就要用导流筒。作用主要是使从搅拌器排出的液体在导流筒内部和外部形成上下循环的流动，以增加流体的湍动程度，减少短路机会，增加循环流量和控制流型釜式反应器的传热装置釜式反应器的传热装置夹套式：套在反应器筒体外面能形成密封空间的容器高度取决于传热面积，一般应高于料液的高度，应比釜内液面高出50－100mm左右，

4、以保证传热蛇管式：换热面积较大时采用。一般有水平式蛇管和直立式蛇管两种。蛇管结构复杂，检修困难釜式反应器的传动和密封装置电动机减速器联轴器搅拌轴传动装置釜式反应器的传动和密封装置密封装置机械密封填料密封1、弹簧座2、弹簧3、动环4、静环座5、静环密封圈6、防转销7、静环8、动环密封圈9、紧定螺钉10、静环座密封圈1、本体2、螺钉3、衬套4、螺塞5、油圈6、油杯7、O形密封圈8、水夹套9、油杯10、填料11、压盖12、螺母13、双头螺住项目二、理想间歇操作釜式反应器的计算理想间歇操作釜式反应器简称为BR，是指一次性加料、一次性出料、在反应进行过程中既不加料也不出料的釜式反应器特征：1、

5、反应器内有效空间中各位置的物料温度浓度均相同2、所有物料在反应器中停留时间相同即无返混.3、出料组成与反应器内物料的最终组成相同4、存在非生产时间反应器内浓度处处相等、时时不相等衡算范围：方程:BR基本方程衡算对象：进人－离开－转化掉=累积量00物料衡算反应物A单位时间t,整个反应器体积V反应时间的计算BR的生产时间包括两部分：反应时间和辅助时间。辅助时间：是指反应物料的加料时间、出料时间、清洗时间等。一般情况下，辅助时间由经验确定反应时间：是指装料完毕后算起到达到反应所要求的转化率时所需的时间解析法:一级反应:二级反应:反应时间的计算恒温过程一般情况下，BR反应器内的反应都可看做是

6、恒容反应。反应时间的计算恒温过程图解法：动力学方程无法用函数表达已知：在间歇釜中己二酸和己二醇以等摩尔比反应生产醇酸树脂。（-rA)＝kcA2kmol(A)/L.min)k=1.97L/(kmol.min)CA0=0.004kmol/Lt´=1h=0.75若每天处理2400kg己二酸求xA=0.5，0.6，0.8，0.9时，所需反应时间．求xA=0.8，0.9时，所需反应器体积解:xA=0.5时xA=0.6时tr=3.18(h)xA=0.8时tr=8.5(h)xA=0.9时tr=19.0(h)反应时间的计算非恒温过程热量衡算：单位时间、整个体积、基准0℃进入反应器的物料带入的热量：

7、0反应器内的物料和外界交换的热量：反应器内累积的热量：发生反应的热效应热量：离开反应器的物料带出的热量：0反应时间的计算非恒温过程变温操作设计方程两方程联立求解，可得X和T随时间的变化绝热操作：简化：反应体积的计算反应器的有效体积VR反应器的体积V装填系数若用多釜并联操作时，反应釜数反应釜结构尺寸：项目三、理想连续操作釜式反应器的计算理想间歇操作釜式反应器简称为CSTR，是指反应进行过程中连续加料、连续出料釜式反应器流入反应器的物料在瞬间与反应器内的物料混