连续生产反应釜的设计
关于一种带双搅拌两层挡板的反应釜的设计
关于一种带双搅拌两层挡板的反应釜的设计作者：朱珠韩建民沈恒冠李建飞来源：《中国石油和化工标准与质量》2013年第11期【摘要】介绍了一种带双搅拌桨，两层挡板的反应釜，针对以提高反应釜的搅拌和混合效果，更一步提高反应釜内物质的传质与传热效率而做的改进与设计。
【关键词】双搅拌两层挡板反应釜结构设计1 前言反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品等生产型用户和各种科研实验项目，用来完成水解、中和、结晶、蒸馏、蒸发、储存、氢化、烃化、聚合、缩合、加热混配、恒温反应等工艺过程。
在化工连续生产中，根据反应条件对反应釜的釜体以及反应釜的配置附件进行结构功能与参数配置的设计，其中，设计条件、设计过程、检验、制造以及验收均需要依据相关技术标准，以实现工艺要求中的加热、蒸发、冷却以及低高速混配反应功能。
通常反应釜包括：釜体、搅拌器和电机等。
釜体和搅拌器的结构直接关系到反应釜内部物料的混合和分散的程度，以及在反应过程之中颗粒的成型状况。
常规反应釜的釜体为筒状结构，且釜体内设置有四块挡板，由于挡板位于釜体的中部，而搅拌器位于釜体的底部，因而搅拌器对釜体内部物料达不到更佳的搅拌效果。
因此，本文设计的反应釜通过改变挡板的数量和位置，增加搅拌桨以达到更理想的效果。
2 结构与性能分析2.1 挡板的改进挡板往往在反应釜中扮演者举重若轻的角色，很多的设计者与制造者都会忽略它的存在，然而它的会提高反应釜的搅拌混合效率。
反应釜如没有设置挡板，在电机启动约一分钟的时间后，物料会随搅拌轴的旋转而产生离心力，形成搅拌轴中心物料液面低，靠近反应釜内壁处物料液面高，就是我们通常所说的“漩涡”现象。
为了解决这样的问题，我们应该在设计和制造反应釜的时候，在内壁增设多个挡板（一般为2-6个）。
反应釜增加挡板后观察在混合状态下的物料，发现原本靠近设备内壁处的物料高度明显降低，即“漩涡”被大大减弱，这说明在一定程度上提高的搅拌混合的效率。
釜式反应器操作与控制—理想连续操作釜式反应器
理想连续操作釜式反应器的计算
理想连续操作釜式反应器的计算
理想连续操作釜式反应器的计算
通过[例2-1]和[例2-2]的反应结果可以看出：完成相 同的生产任务，连续操作釜式反应器的生产时间比间歇操 作釜式反应器的生产时间要长。主要原因是连续操作釜式 反应器内的化学反应是在出口处的低浓度下进行的。
反应时间不是判别反应器生产效率高低的唯一标准，还需综合考虑
同的搅拌和加料情况，以适应工艺上的不同要求。
理想连续操作釜式反应器
管式反应器
理想连续操作釜式反应器
投资大 职工工作量大
维护成本高 操作难度高
串联釜数一般不超过4
《化学反应器操作与控制》
多釜串联的计算
多釜串联的计算
多釜串联
理想连续操作釜式反应器
n-CSTR的基础设计式
理想连续操作釜式反应器
《化学反应器操作与控制》
理想连续操作釜式反应器的特点
理想连续操作釜式反应器的特点
理想连续操作釜式反应器操作现场
理想连续操作釜式反应器的特点
流体流动符合全混流理想流动模型 连续进料和出料； 过程参数与空间位置、时间无关； 容易自动控制，节省人力。
理想连续操作釜式反应器的特点
反应物浓度、转化率、反应速率处处相等
QkJc/与hT的函数关系式在Q-T坐标图 上为一直线。
▪2. 放热速率Qr和移热速率Qc
结论： 热稳定状态点一定是定态
点，而定态点不一定都具有热 稳定性。
▪ 3.热稳定条件
定常条件：Qr=QC
▪ 稳定条件
dQr dQc dT dT
注意：：CSTR中进行吸热反应时 ，
没有热稳定性问题。
▪ 3.热稳定条件
《化学反应器操作与控制》
醋酸乙烯酯反应釜设计
醋酸乙烯酯反应釜设计醋酸乙烯酯是一种有机化合物，广泛用于塑料、溶剂、涂料、纤维等领域。
在工业上生产醋酸乙烯酯时，常使用反应釜对醋酸和乙烯进行酯化反应。
本文旨在探讨醋酸乙烯酯反应釜的设计问题。
一、醋酸乙烯酯反应釜的基本结构醋酸乙烯酯反应釜主要由反应釜体和搅拌系统两部分组成。
反应釜体一般包括壳体、进出料口、夹套和热交换器等。
搅拌系统主要由电机、减速器、机械密封和搅拌叶片等组成。
二、反应釜的材料选择选用适当的材料是保证反应釜长期稳定运转的重要因素。
通常情况下，反应釜的材料选择应具有以下要求：（1）要有足够的耐腐蚀性能，以便在强酸、强碱和高温等条件下不易腐蚀，并且能够保证反应物不受到污染。
（2）要具有良好的导热性和封闭性能，以保证反应过程中温度均匀、稳定，并且不会泄漏。
（3）材料的价格应该适中，以确保反应釜的成本控制在合理范围内。
根据以上要求，常见的反应釜材料包括不锈钢、玻璃钢、碳钢和钛合金等，其中不锈钢应用最为广泛。
三、反应釜的容积选择反应釜的容积是根据反应体系的化学量计算而得，一般反应釜的容积应不小于原料的总量，以确保反应物能够搅拌均匀，反应效果良好。
四、反应釜的加热和冷却设计醋酸乙烯酯酯化反应是一个吸热反应，在反应过程中需要加热才能进行。
反应釜的加热方式非常重要。
一般情况下，反应釜可以采用蒸汽、电加热或油加热等方式进行加热，具体应根据反应的规模和工艺要求而定。
反应釜的冷却也是非常关键的。
在反应过程中通过控制夹套中的冷却水来实现反应温度的控制。
反应釜的夹套应该保证冷却水通畅，不堵塞，并且能够在反应中快速调节温度。
五、反应釜的搅拌系统设计搅拌系统是反应釜的一个重要组成部分，对反应的均匀度、效率和反应物质的混合程度有着直接影响。
为保证反应物质的充分混合和反应的均匀性，反应釜的搅拌系统应具备以下特点：（1）搅拌器的叶片要设计合理，以确保反应物质能够充分混合，达到良好的反应效果。
（2）搅拌器的转速要连续可调，并且方便维护。
连续搅拌釜式反应器(CSTR)控制系统设计 连续
连续连续搅拌釜式反应器搅拌釜式反应器搅拌釜式反应器（（CSTR ）控制系统设计1. 前言连续搅拌釜式反应器（continuous stirred tank reactor ，简称为CSTR ）是聚合化学反应中广泛使用的一种反应器，该对象是过程工业中典型的、高度非线性的化学反应系统。
在早期反应釜的自动控制中，将单元组合仪表组成位置式控制装置，但是化学反应过程一般都有很强的非线性和时滞性，采用这种简单控制很难达到理想的控制精度。
随着计算机技术和PLC 控制器的发展，越来越多的化学反应采用计算机控制系统，控制方法主要为数字PID 控制。
但PID 控制是一种基于对象有精确数学模型的线性过程，而CSTR 模型最主要的一个特征就是非线性，因此PID 控制在这一过程中的应用受到限制。
随着现代控制理论和智能控制的发展，更加先进有效的控制方法应用于CSTR 的控制，如广义预测控制，神经模糊逆模PID 复合控制，自抗扰控制，非线性最优控制，基于逆系统方法控制，基于补偿算子的模糊神经网络控制，CSTR 的非线性H ∞控制等。
但任何一种复杂的化工反应过程都不能用一种简单的控制方式达到理想的控制效果。
目前先进的反应釜智能控制技术就是将智能控制理论和传统的控制方法相结合，如钟国情、何应坚等于1998年对基于专家系统的CSTR 控制系统进行了研究[1]，宫会丽、杨树勋等于2003年发表了关于PID 参数自适应控制的新方法[2]，冯斌、须文波等于1999年阐述了利用遗传算法的寻优PID 参数的模型参考自适应控制方法等[3]。
但由于这些控制方法的算法比较复杂，在算法的工程实现、现场调试及通用型方面存在着局限性，因此研究一种相对简单实用的CSTR 控制方法，更易为工程技术人员所接受。
本文在对CSTR 过程及其数学模型进行详细分析的基础上，针对过程的滞后性，采用Smith 预估算法与PID 控制相结合的方法实现CSTR 过程的控制，该方法具有实用性强及控制方法简单等特点，基于西门子PCS7系统完成了CSTR 过程控制系统设计。
连续式反应釜结构和原理
连续式反应釜结构和原理本文由岩征仪器整理连续搅拌反应釜的基本结构如图：反应釜由搅拌容器和搅拌机两大部分组成。
搅拌容器包括筒体、换热元件及内构件。
搅拌器、搅拌轴及其密封装置、传动装置等统称为搅拌机。
筒体为通常为一圆柱形壳体，可以在罐内装入物料，他提供反应所需的空间，使物料在其内部进行化学反应；传热装置的作用是满足反应所需温度条件；搅拌装置包括搅拌器、搅拌轴等，是实现搅拌的工作部件；传动装置包括电动机、减速器、联轴器及机架等附件，它提供搅拌的动力；轴封装置是保证工作时形成密封条件，阻止介质向外泄漏的部件。
连续搅拌反应釜的基本原理：在内层放入反应溶媒可做搅拌反应，夹层可通上不同的冷热源（冷冻液，热水或热油）做循环加热或冷却反应。
通过反应釜夹层，注入恒温的（高温或低温）热溶媒体或冷却媒体，对反应釜内的物料进行恒温加热或制冷。
同时可根据使用要求在常压或负压条件下进行搅拌反应。
物料在反应釜内进行反应，并能控制反应溶液的蒸发与回流，反应完毕，物料可从釜底的出料口放出，操作极为方便。
连续式反应釜的控制难点连续搅拌反应釜温度控制的难点主要反应在：(1)复杂性、时滞性和非线性ls；a)化学反应的生产过程伴随着物理化学反应、生化反应、相变过程及物质和能量的转换和传递，因而是一个十分复杂的工业生产过程；b)所用反应釜容量大、釜壁厚，因此是一个热容量大、纯滞后时间长的被控对象；c)随着反应的进行，各传热媒体的传热系数成非线性变化，并且对各种外界环境的变化比较敏感；加上反应过程增益变化也会很大，甚至增益变化方向都是不一样的；而且，随着反应的进行，釜内固体颗粒增多，釜的传热系数也会随着发生不规则变化。
(2)难控性a)反应过程中，由于化学反应放热过程的复杂性和非线性，各传热媒体的传热系数成非线性变化，并对各种外部干扰的影响较敏感，使得控制有一定的难度；b)反应过程中如果热量移去不及时、不均匀，会使反应温度一直往上升，极易因局部过热而造成“飞温”现象，产生“爆聚”；反之，如果热量移去过多，会造成反应温度一直往下跌，造成反应熄灭。
第五章釜式连续反应器
n为搅拌器转数；d为搅拌器叶轮直径；NQR为无因次准 数。在有挡板的条件下，对于推进式叶轮NQR=0.5；
对 于 涡 轮 式 叶 轮 ( 六 叶 ， 宽 径 比 为 1:5) ，
NQR=0.93D/d(用于Re104，D为反应器内径； d为搅
拌器桨径)。
连续釜式反应器在结构上通常与间歇釜式反应 器相同。其常见的进出料方式如下
①已知反应釜串联的个数n以及反应体积VR(也就 是停留时间τ)，求终点转化率xAf ②已知终点转化率xAf，求串联的个数n(已知反应 体积，即停留时间τ) ③已知终点转化率xAf，求反应体积VR(已知串联 的个数n)
第五章 连续釜式反应器
5.1 连续釜式反应器的特点及应用 5.2 连续釜式反应器的设计 5.3连续釜式反应器的并联与串联 5.4釜式反应器的热量衡算与定态操作 5.5返混对复杂反应产品分配的影响
连续釜式反应器的特点
• 定义：连续釜式反应器是一种以釜式反应器实现连续生产的 操作方式。
• 与间歇釜式相比，具有生产效率高，劳动强度低，操作费用 小，产品质量稳定，易实现自控等优点。
FV0CA0=FVfCAf+ rAVR
液相反应时，可视为恒容，FV0=FVf；而且稳态 操作时，xA=xAf，CA=CAf，于是
VR
FV 0 (CA0 rA
-CA)
由于
xA
CA0 - CA CA0
所以
VR
=
FV 0CA0 xA rA
这就是等温恒容液相连续釜式反应器的设计方程。
在给定操作条件以及反应的动力学方程后，可由 简单的代数计算求得反应体积。
CA2 1+ k3 3
CAn-1 1 kn n
连续搅拌釜式反应器(CSTR)控制系统设计 连续
连续连续搅拌釜式反应器搅拌釜式反应器搅拌釜式反应器（（CSTR ）控制系统设计1. 前言连续搅拌釜式反应器（continuous stirred tank reactor ，简称为CSTR ）是聚合化学反应中广泛使用的一种反应器，该对象是过程工业中典型的、高度非线性的化学反应系统。
在早期反应釜的自动控制中，将单元组合仪表组成位置式控制装置，但是化学反应过程一般都有很强的非线性和时滞性，采用这种简单控制很难达到理想的控制精度。
随着计算机技术和PLC 控制器的发展，越来越多的化学反应采用计算机控制系统，控制方法主要为数字PID 控制。
但PID 控制是一种基于对象有精确数学模型的线性过程，而CSTR 模型最主要的一个特征就是非线性，因此PID 控制在这一过程中的应用受到限制。
随着现代控制理论和智能控制的发展，更加先进有效的控制方法应用于CSTR 的控制，如广义预测控制，神经模糊逆模PID 复合控制，自抗扰控制，非线性最优控制，基于逆系统方法控制，基于补偿算子的模糊神经网络控制，CSTR 的非线性H ∞控制等。
但任何一种复杂的化工反应过程都不能用一种简单的控制方式达到理想的控制效果。
目前先进的反应釜智能控制技术就是将智能控制理论和传统的控制方法相结合，如钟国情、何应坚等于1998年对基于专家系统的CSTR 控制系统进行了研究[1]，宫会丽、杨树勋等于2003年发表了关于PID 参数自适应控制的新方法[2]，冯斌、须文波等于1999年阐述了利用遗传算法的寻优PID 参数的模型参考自适应控制方法等[3]。
但由于这些控制方法的算法比较复杂，在算法的工程实现、现场调试及通用型方面存在着局限性，因此研究一种相对简单实用的CSTR 控制方法，更易为工程技术人员所接受。
本文在对CSTR 过程及其数学模型进行详细分析的基础上，针对过程的滞后性，采用Smith 预估算法与PID 控制相结合的方法实现CSTR 过程的控制，该方法具有实用性强及控制方法简单等特点，基于西门子PCS7系统完成了CSTR 过程控制系统设计。
年产1.5万吨DOTP生产工艺流程及反应釜设计
年产1.5万吨DOTP⽣产⼯艺流程及反应釜设计郑州轻⼯业学院本科毕业设计（论⽂）题⽬年产1.5万吨DOTP⽣产⼯艺流程及反应釜设计学⽣姓名周⽅⽅专业班级过程装备与控制⼯程08-1班学号200804030153院系材料与化学⼯程学院指导教师(职称)戚俊清（教授）完成时间 2012年6⽉3⽇⽬录中⽂摘要..................................................................................... I 英⽂摘要.................................................................................... I I 1绪论. (1)1.1 DOTP发展史 (1)1.2 DOTP特性及⽤途 (1)1.3 设计任务 (2)2 DOTP⽣产⼯艺流程 (2)2.1 DOTP的性质 (2)2.2 ⼯艺⽣产⽅法 (2)2.2.1 直接酯化法 (3)2.2.2 酯交换法 (4)2.2.3醇解法 (4)2.3⼯艺流程设计 (4)2.3.1 ⽣产⼯艺流程确定 (4)2.4 酯交换⼯序 (5)2.4.1 DOTP产量换算 (5)2.4.2 总收率 (6)2.4.3 酯交换釜内原料量 (6)2.4.4 反应釜出料量计算 (8)2.5 中和、⽔洗⼯序 (9)2.6 脱醇⼯序 (9)2.7 汽提⼯序 (9)2.8 脱⾊、过滤 (9)3 反应釜设计 (9)3.1 反应釜选型 (9)3.2反应釜的总体结构 (10)3.2.1 反应釜筒体部分 (10)3.2.2 反应釜的四⼤装置 (10)3.3反应釜釜体设计 (11)V的确定 (11)3.3.1 反应釜操作容积3.3.2反应釜罐体⼏何尺⼨的确定 (12)3.3.3反应釜罐体厚度、夹套厚度的计算 (13) 3.3.4⽔压试验校核 (17)3.3.5反应釜夹套⼏何尺⼨的确定 (18)3.4 夹套传热计算 (18)3.4.1热量计算 (18)3.4.2校核热负荷 (19)3.4.2.1确定传热⾯积 (19)3.5反应釜搅拌装置的设计 (22)3.5.1搅拌器的选⽤ (22)3.5.2搅拌功率的计算 (23)3.5.3 搅拌轴设计 (24)3.5.4按临界转速校核搅拌轴的直径 (27) 3.5.5按强度校核搅拌轴直径 (28)3.6 反应釜传动装置设计 (31)3.6.1 电动机的选择 (31)3.6.2减速机的确定 (33)3.6.3 传动装置的机架 (34)3.6.4 反应釜的轴封装置 (35)3.6.5凸缘法兰 (36)3.6.6安装底盖 (37)3.6.7联轴器 (38)3.7 反应釜的其它附件 (41)3.7.1⽀座 (41)3.7.2 釜体法兰连接结构的设计 (42)3.7.3⼯艺接管的设计 (43)3.7.4⼈孔 (45)4 结束语 (47)致谢 (48)参考⽂献 (49)年产1.5万吨DOTP⽣产⼯艺流程及反应釜的设计摘要本⽂以年产1.5万吨DOTP的⽣产任务为前提，分析增塑剂DOTP产品的物理、化学性质、⽣产⼯艺条件，最终确定DOTP的⽣产⼯艺流程、绘制出⼯艺流程图,并针对⼯艺流程中酯交换⼯序的反应釜进⾏设计。
化工反应过程之釜式反应器
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
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：一般是指固定在反应釜内壁上的长条
挡 形板挡板。它可把切线流转变为轴向流和径 板 向流，增大了液体的湍动程度，从而改善了
多个连续操作釜式反应器的串联
FA0
FA1
C A0
CA1
1
FA2
CA2
2
FAi1
C Ai 1
FAi
CAi
i
FAN 1 CiN 1
FAN
CiN N
任一釜物料衡算 FA(i1)dt FAidt (rA )iVRidt 0
VR i
FA0
(x Ai x A(i1) ) (rA )i
c A0 V0
(x Ai x A(i1) ) (rA )i
V0 c p (T T0 ) KA(T TW ) VR (rA )(H r )
连续操作釜式反应器的热稳定性
热稳定性判断：
放热速率： QR VR (rA )(H r ) 恒容一级不可逆反应：
QR
V0cA0 (H r )k0 exp( E RT) 1 k0 exp( E RT)
移热速率： QC V0 c p (T T0 ) KA(T TW )
热稳定条件： Qc QR
dqr dqg dT dT
连续操作釜式反应器的热稳定性
操作参数的影响：
着火点和熄火点
定态温度会随着操作条件的改变而改变。 放热反应可能有多定态；吸热反应：定态唯一。
项目四、釜式反应器的技能训练
反应器反应釜的结构和工作原理
反应器（反应釜）的结构和工作原理反应器是一种实现反应过程的设备，用于实现液相单相反应过程和液液、气液、液固、气液固等多相反应过程。
器内常设有搅拌（机械搅拌、气流搅拌等）装置。
在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶。
在反应过程中物料需加热或冷却时，可在反应器壁处设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。
第一部分：按操作方式分1、间歇釜式反应器或称间歇釜操作灵活，易于适应不同操作条件和产品品种，适用于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产。
间歇釜的缺点是：需有装料和卸料等辅助操作，产品质量也不易稳定。
但有些反应过程，如一些发酵反应和聚合反应，实现连续生产尚有困难，至今还采用间歇釜。
间歇操作反应器系将原料按一定配比一次加入反应器，待反应达到一定要求后，一次卸出物料。
连续操作反应器系连续加入原料，连续排出反应产物。
当操作达到定态时，反应器内任何位置上物料的组成、温度等状态参数不随时间而变化。
半连续操作反应器也称为半间歇操作反应器，介于上述两者之间，通常是将一种反应物一次加入，然后连续加入另一种反应物。
反应达到一定要求后，停止操作并卸出物料。
间歇反应器的优点是设备简单，同一设备可用于生产多种产品，尤其适合于医药、染料等工业部门小批量、多品种的生产。
另外，间歇反应器中不存在物料的返混，对大多数反应有利。
缺点是需要装卸料、清洗等辅助工序，产品质量不易稳定。
2、连续釜式反应器,或称连续釜可避免间歇釜的缺点，但搅拌作用会造成釜内流体的返混。
在搅拌剧烈、液体粘度较低或平均停留时间较长的场合，釜内物料流型可视作全混流，反应釜相应地称作全混釜。
在要求转化率高或有串联副反应的场合，釜式反应器中的返混现象是不利因素。
此时可采用多釜串联反应器，以减小返混的不利影响，并可分釜控制反应条件。
大规模生产应尽可能采用连续反应器。
连续反应器的优点是产品质量稳定，易于操作控制。
其缺点是连续反应器中都存在程度不同的返混，这对大多数反应皆为不利因素，应通过反应器合理选型和结构设计加以抑制。
年产4000吨的聚苯乙烯反应装置设计
年产4000吨的聚苯乙烯反应装置设计1.生产能力：4000吨/年2. 原料：主原料：苯乙烯（88%）溶剂：甲苯（12%）引发剂：过氧化壬二酸二叔丁酯（0.025%）3. 主原料粘度：0.72Pa·s密度：0.297g/ml相对密度：0.9019比重：88%反应过程：四釜串联生产过程转化率：84%目录1.1聚苯乙烯简介1.2聚苯乙烯性能与应用1.3聚苯乙烯生产工艺2.基本条件设定2.1温度2.2反应装置2.3搅拌装置3反应装置3.1工艺条件3.2反应装置体积计算4搅拌装置4.1尺寸4.2功率，转速4.3电机5结论1.1聚苯乙烯简介苯乙烯为无色或微黄色易燃液体。
有芳香气味和强折射性。
不溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮、二硫化碳等有机溶剂。
苯乙烯的熔点为－30.6℃，相对密度为0.9019，沸点为145.2℃，折射率1.5463，闪点为31℃，临界温度为373℃，临界压力为4.1MPa。
密度：1.05 g/cm3聚苯乙烯是质硬、脆、透明、无定形的热塑性塑料。
聚苯乙烯的比重是1.057~1.070克/厘米3。
热变形温度70℃一98℃，与配方及后处理有关。
聚苯乙烯的透明度达88~92%，折光率为1.592~1.60，由于这样高的折光率使它有良好的光泽。
聚苯乙烯能自由着色，无嗅无味无毒，不致菌类生长。
具有良好耐水、耐光和耐化学性能，特别是具有优异的电绝缘性能和低吸湿性。
其主要缺点是机械强度不高，质脆，耐热性低并易燃。
聚苯乙烯的识别特征：为无色透明，无延展性，似玻璃状材料，制品落地或敲打时具有金属的清脆梯“叮当"声。
1.2[5]。
聚苯乙烯具有很小的吸水率，在潮湿环境中其形状和尺寸的变化都很小。
热绝缘性也很好。
聚苯乙烯具有优良的电绝缘性能，尤其在高频条件下介电损耗仍然很小，是优良的高频绝缘材料[6]聚苯乙烯易燃烧，且离火后仍继续燃烧，火焰呈橙黄色，并有浓黑烟碳束，燃烧时塑料软化，起泡并发出特殊的苯乙烯单体味。
利用matlab对连续搅拌反应釜机理建模-概述说明以及解释
利用matlab对连续搅拌反应釜机理建模-概述说明以及解释1.引言1.1 概述连续搅拌反应釜是化工领域常见的反应设备，其在化学工程中具有重要的应用。
通过对连续搅拌反应釜的研究与分析，可以深入了解复杂的化学反应机理和反应过程，从而实现对反应条件的优化和控制。
本文将利用Matlab对连续搅拌反应釜的机理进行建模，并探讨该模型的验证与应用。
通过建立数学模型，可以帮助工程师和研究人员更好地理解反应过程中的物质转化规律，进而实现对反应釜的优化设计和运行控制。
通过本文的研究，将有助于提高连续搅拌反应釜的反应效率和产品质量，推动化工领域的发展，为相关行业提供更加可靠和有效的解决方案。
1.2 文章结构:本文共分为三个主要部分，分别是引言、正文和结论。
在引言部分，将会概述本文的研究背景和意义，介绍文章的结构和目的。
正文部分将着重介绍连续搅拌反应釜的基本原理，以及利用Matlab 进行机理建模的方法和过程。
同时，将会详细讨论模型验证与应用的重要性和效果。
结论部分将总结研究的成果和收获，同时也会讨论研究的局限性和不足之处。
最后，展望未来研究的方向和可能的发展趋势。
1.3 目的：本文旨在利用Matlab软件对连续搅拌反应釜进行机理建模，以探索反应过程中的动态行为和特性。
通过建立数学模型，我们可以更好地理解反应的动态过程，预测反应物的转化情况以及产物的生成速率，探究影响反应效率和产物选择性的因素。
通过对模型的验证和应用，我们可以优化搅拌反应釜的操作条件，提高反应效率和产物质量，为工业生产提供重要的理论支持和技术指导。
通过本研究，还可为未来深入探讨反应机理和优化工艺提供基础。
2.正文2.1 连续搅拌反应釜的基本原理连续搅拌反应釜是一种常见的化工反应设备，其主要工作原理是通过搅拌将反应物料充分混合，从而提高反应速率和产物收率。
在连续搅拌反应釜中，反应物料被持续地输入，同时产物被持续地输出，使得反应过程能够连续进行。
这种反应器通常具有良好的温度控制和搅拌效果，适用于各种液相或气液相反应。
反应器控制系统设计
1
1.1
1.1.1
反应器，是任何化学品生产过程中的关键设备，主要给化学反应的介质提供场所，决定了化工产品的品质、品种和生产能力。不同的生产过程和生产工艺所使用的反应器类型也不同，因此反应器种类很多。就结构形式看，有釜式、管式、塔式、固定床、流化床反应器等；按传热情况看，分为绝热式和非绝热式反应器。釜式反应器有两种操作方式：连续生产和间歇生产。
1.2
连续搅拌釜式反应器是聚合化学反应中广泛使用的一种反应器，该对象是过程工业中典型的高度非线性的化学反应系统。釜式反应器系统的自动化控制发展随着科学技术的发展而快速发展。
在国内，早期反应釜的自动控制中，将单元组合仪表组成位置式控制装置，水平一直比较落后，其化学反应过程一般都有很强的非线性和时滞性，采用这种简单控制很难达到理想的控制精度。随着计算机技术与PLC控制器的发展和各类先进控制技术的引进，反应器控制水平也得到了很大提高，越来越多的化学反应采用计算机控制系统，其控制方法主要为数字PID控制。
但是PID控制是一种基于对象有精确数学模型的线性过程，而连续搅拌釜式反应器系统最主要的一个特征就是非线性，因此PID控制在这一过程中的应用受到限制。随着现代控制理论和智能控制的发展，更加先进有效的控制方法应用于连续搅拌釜式反应器系统的控制，如广义预测控制，基于补偿算子的模糊神经网络控制，连续搅拌釜式反应器的非线性 控制等。但任何一种复杂的化工反应过程都不能用一种简单的控制方式达到理想的控制效果。目前先进的反应釜智能控制技术就是将智能控制理论和传统的控制方法相结合，如钟国情、何应坚等于1998年对于专家系统的CSTR控制系统进行了研究[1]，冯斌、须文波等于1999年阐述了利用遗传算法的寻优PID参数的模型参考自适应控制方法[2]等。这些控制方法的算法比较复杂，在算法的工程实现、现场调试及通用型方面也同样存在着局限性。
反应釜设计程序(一)
反应釜设计程序（一）引言概述：在化工领域，反应釜是一种用于进行化学反应的设备，它在工业生产中起着至关重要的作用。
反应釜的设计程序是确保反应釜正常运行和高效操作的关键之一。
本文将介绍反应釜设计程序的相关知识和要点，以帮助工程师和技术人员更好地理解和应用。
一、反应釜设计参数1. 反应釜容量：根据所需反应体积和生产批次确定合适的容量。
2. 反应温度：根据反应物性质和反应条件确定适宜的温度范围。
3. 反应压力：根据反应物的压力需求和容器承受能力确定合适的压力等级。
二、反应釜材料选择1. 材料耐腐蚀性：选择适合反应物的材料，如不锈钢、玻璃钢等。
2. 材料强度要求：根据反应物的压力和温度确定材料的强度要求。
3. 材料成本考虑：综合考虑材料的性能和成本，选择经济实用的材料。
三、反应釜加热和冷却方式1. 加热方式选择：蒸汽加热、电加热、导热油加热等，根据反应要求和能源便利性选择适当的方式。
2. 冷却方式选择：水冷却、风冷却、换热器冷却等，根据反应物的热散失和操作便利性选择合适的方式。
3. 加热和冷却控制：通过控制加热和冷却介质的流量和温度，确保反应釜温度在设定范围内稳定控制。
四、反应釜搅拌系统设计1. 搅拌器类型：桨叶式、锚式、推进式等，根据反应物性质和混合要求选择合适的搅拌器类型。
2. 搅拌器结构：搅拌器形状、转速等设计要求，确保反应物均匀混合和传递热量。
3. 搅拌器驱动系统：电机选型、传动装置设计等，确保搅拌器的正常运转和可靠性。
五、反应釜安全措施1. 安全阀设计：根据反应压力和容器承受能力确定安全阀的工作参数和设置位置。
2. 透明视窗设计：通过视窗观察反应釜内部情况，确保操作人员的安全和反应过程的可控性。
3. 泄压装置设计：在突发情况下及时泄压，保护反应釜和操作人员的安全。
总结：反应釜设计程序（一）的关键点在于参数选择、材料选择、加热和冷却方式、搅拌系统设计和安全措施。
合理的设计和操作可以确保反应釜的正常运行和安全性能，提高化工生产的效率和质量。
釜式反应器
• 式中，nI为体系中参与反应的任意组分I的摩尔数， αI为其计量系数，nI0为起始时刻组分I的摩尔数。
模块一釜式反应器
3.转化率
转化率是指某一反应物转化的百分率
某一反应物的转化量 n A0 n A xA ＝ 该反应物的起始量 n A0
应用：
nA=nA0(1-xA)
CA=CA0(1-xA)
最后结合反应动力学数据来感觉反应结果。
模块一釜式反应器
二、均相反应动力学基础
均相反应： 参与反应的各化学组分处于同一相（气相或液 相）内进行化学反应。
气相均相反应
包括 液相均相反应
特点：反应物系中不存在相界面
模块一釜式反应器
均相反应动力学是研究均相反应过程的基础， 也为工业反应装置的选型、设计计算和反应器的 操作分析提供理论依据和基础数据。
理想流动模型 理想混合流动模型
非理想流动
模块一釜式反应器
（一）理想流动模型 1.理想置换流动模型
理想置换流动模型也称作平推流模型或活塞流模型。 任一截面的物料如同气缸活塞一样在反应器中移动，垂 直于流体流动方向的任一横截面上所有物料质点的年龄 相同，是一种返混量为零的极限流动模型。
加料 产物
模块一釜式反应器
• 大量实验表明，均相反应的速率是反应物系组成、 温度和压力的函数。 • 反应压力通常可由反应物系的组成和温度通过状 态方程来确定，不是独立变量。所以主要考虑反 应物系组成和温度对反应速率的影响。 • 化学反应动力学方程有多种形式，对于均相反应， 方程多数可以写为（或可以近似写为，至少在一 定浓度范围之内可以写为）幂函数形式，反应速 率与反应物浓度的某一方次呈正比。
模块一釜式反应器
（二）非理想流动
连续化生产羟乙基乙二胺的生产工艺及其反应釜[发明专利]
![连续化生产羟乙基乙二胺的生产工艺及其反应釜[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/5801f988b84ae45c3b358cfb.png)
专利名称：连续化生产羟乙基乙二胺的生产工艺及其反应釜专利类型：发明专利
发明人：蒋全良,李学民
申请号：CN200910032856.6
申请日：20090604
公开号：CN101830813A
公开日：
20100915
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种连续化生产羟乙基乙二胺的生产工艺，在所述的生产工艺中：将原料乙二胺打入高位计量罐，通过位差自流进入乙二胺加热器加热至100-120℃，经流量计控制流量1000-1600L/H，进入反应装置；原料环氧乙烷由环氧乙烷储罐经调节流量到10-30L/H，进入反应装置；然后在反应装置中反应生成的反应液。
本发明还公开了一种连续化生产羟乙基乙二胺的反应装置。
该工艺实现了羟乙基乙二胺的连续化生产，生产工艺简单方便，易于操作，确保了生产的安全和产品质量的稳定。
申请人：苏州联胜化学有限公司
地址：215134 江苏省苏州市相城区渭塘镇
国籍：CN
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连续釜式反应装置及正丁基锂参与生产的连续釜式反应系统[发明专利]
![连续釜式反应装置及正丁基锂参与生产的连续釜式反应系统[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/d61077df67ec102de3bd8933.png)
专利名称：连续釜式反应装置及正丁基锂参与生产的连续釜式反应系统
专利类型：发明专利
发明人：洪浩,卢江平,丰惜春,陶建,郭金海,包登辉
申请号：CN201710675542.2
申请日：20170809
公开号：CN107537423A
公开日：
20180105
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种连续釜式反应装置及正丁基锂参与生产的连续釜式反应系统。
连续釜式反应装置包括N个依次串联设置的连续反应釜，每个连续反应釜包括本体，本体具有反应腔、进料口、溢流口以及出料口；其中，N为≥2的自然数，第N‑1个连续反应釜的溢流口与第N个连续反应釜的进料口相连通。
这种连续釜式反应装置适用于正丁基锂等性质活泼的化学物质参与的化学反应，实际生产中可以根据反应量的需要选择合适数目的连续反应釜进行连续化反应，不仅减少了单釜批次生产中一次性转移或长时间滴加大量反应原料，降低了反应操作风险，提高了安全性和反应效率。
申请人：凯莱英生命科学技术(天津)有限公司
地址：300457 天津市滨海新区经济技术开发区第七大街71号
国籍：CN
代理机构：北京康信知识产权代理有限责任公司
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连续生产反应釜的设计
摘要：通过优化，将原间歇操作的反应釜设计成了可以连续生产的反应釜，大大加强了装置的生产能力，简化了生产流程，降低了劳动强度。
关键词：连续反应釜
反应釜是一种或多种物料在内进行物理或化学反应的容器，广泛用于石油、化工、医药、食品、橡胶等行业，反应釜的能力直接决定着装置的生产能力和生产质量。
反应釜由釜体、传热装置、搅拌器、传动装置、轴封装置、支撑等构成，通过优化设计，可以大大增强反应釜的效能。
下面以某聚醚生产线的反应釜设计做一说明。
聚醚反应釜内由几种物料在一定温度、压力下充分反应生成聚醚，物料有剧毒且易燃易爆，对反应条件的控制要求较高。
原生产线的聚醚反应釜采用常规设计，只能在几种物料加注反应完成后，放出成品，再进行下一釜反应的操作。
生产效率较低，工人劳动强度大，不能达到年产量的要求。
为了达到连续生产的目标，要求将反应釜设计成能连续操作的型式，为此进行了如下设计。
要想达到连续生产的目的，就要使几种物料在釜内形成反应流程，在到达出口前就完成反应。
为此需有良好的搅拌驱动力，使几种物料迅速反应，并沿正确的路线走向出口，且能迅速带走反应生成的热量，精确控制反应的温度。
反应釜换热能力的大小决定了釜的生产能力，换热能力取决于三个因素：传热系数、换热面积、换热温差。
对外夹套而言，釜体壁厚是影响传热的主要原因。
首先需设计出满足反应温度、压力条件下的釜体，根据压力容器内压力、温度计算出釜体初始壁厚，再根据夹套的压力用外压计算校核釜体壁厚。
较厚的釜体会减小换热速率，为满足快速带走反应热的要求，在夹套内设置了螺旋导流板，使导热液不走短路，强化了换热速度。
同时，导流板又对内筒壁进行了外压加强，减小了内筒壁厚，增加了传热速率。
连续法生产又要求整个釜体都需冷却，为此夹套将包括上封头的整个釜体包裹，仅留下必要的进出口管和搅拌装置连接件，从而增大了换热面积。
而搅拌器的剧烈搅拌又会对内筒和夹套的连接部分造成损害，为此又在夹套中部增加了和筒体的连接件，保证了釜在操作时的稳定性。
合适的搅拌装置是连续法生产的关键。
物料混合的速度、均匀程度、传热速度都会影响反应结果，对最终产品的质量有较大影响。
经过对物料的粘度、搅拌型式的选择、所需转速及反应速度的影响得出合适的电机功率，选择合适的电机，经过摆线针轮减速机和联轴器，将动力通过轴传入釜内的搅拌器。
在下封头底部设置了底轴承，缩小了轴的直径，又减小了轴的晃动。
主物料从封头底部进口进入釜内，另一物料通过下封头下部的喷射装置喷入主物料内，进行反应。
在此处设置了第一个搅拌器，为推进式，使物料迅速混合反应，并向上推进。
在釜中部又设置了第二个不同型式的搅拌器，为折叶开启涡轮式，使未完成反应的物料继续混合并推向出口。
同时在釜内设置四块挡板，消除釜中心圆柱状回转区，增加
搅拌效果。
根据反应的速度计算出所需路程，得出釜的高度，最后成品从出口出釜，从而实现反应的连续。
釜内物料是剧毒且易燃易爆，就要求釜的密封有较高要求，为此在轴伸入釜的位置设置了双端面机械密封，减小了轴封的功率消耗，将轴封处泄露控制到最小，提高了密封可靠性和使用寿命。
取消了设备法兰，减少泄露点，将下部轴承和搅拌器都设计成可通过人孔装拆。
同时设置了多个测温点，自动精确控制夹套冷却液的流速、以及各物料加注的速度、搅拌器的转速，使反应釜能连续生产出合格的产品。
连续法生产釜的关键是计算出合适的搅拌装置和冷却装置，能精确控制反应的进行。
聚醚生产线改用连续法反应釜后已顺利投产，产量达到了原产量的三倍，产品没有了批次之间的差异，质量更加稳定和均匀。
同时节省了设备投资和建设投资，减少了生产运营费用，有效降低产品生产成本，提高了企业的市场竞争能力，取得了良好的效果。
参考文献：
[1] 王凯虞军《化工设备设计全书》化学工业出版社。