釜式反应器的特点
4了解釜式反应器的特点及结构
认识压力容器
知识点1. 了解反应压力容器的作用及类型
第 2节
认识反应 压力容器
知识点2. 了解固定床反应器的特点及结构
知识点3. 了解流化床反应器的特点及结构
知识点4. 了解釜式反应器的特点及结构
知识点4.
结构
了解釜式反应器的特点及结构
特点
1）、釜体：是一个密闭容器， 为物料进行化学反应提供一定的 空间，通常由圆形筒体和上下封 头组成。 2）、传热装置：反应釜内的化 学反应通常伴有反应热，因此需
反应釜是一种典型的反应源自压力容器。它在一定的压力和温度下，将一定容积 的多种物料搅拌混合，反 应所发出或所需的热量由 换热装置带走或输入，该 设备促进化学反应的进行。
要设置传热装置来输入或带走反
应热，通常在釜体内设置蛇管或 在釜体外设置夹套。
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
搅拌反应釜结构图
应用化工技术专业《连续操作釜式反应器的特点》
第三页，共四页。
内容总结
1、连续操作釜式反响器的特点。连续操作釜式反响器的结构和间歇操作釜式反响器相同，但进出物料的操作是 连续的，即一边连续恒定地向反响器内参加反响物，同时连续不断地把反响产物引出反响器。〔2〕反响器内物料 的所有参数，如浓度、温度等不随时间间歇操 作中的辅助时间问题。以下图为单个连续操作釜式反响器的性能示意图
1、连续操作釜式反响器的特点
连续操作釜式反响器的结构和间歇操作釜式反响器相同，但进出 物料的操作是连续的，即一边连续恒定地向反响器内参加反响物， 同时连续不断地把反响产物引出反响器。
这样的流动状况很接近理想混合流动模型或全混流模型。
第一页，共四页。
1、连续操作釜式反响器的特点
〔1〕反响器中物料浓度和温度处处相等，并等于反响器出口物料的 难度和温度。
第四页，共四页。
〔2〕反响器内物料的所有参数，如浓度、温度等不随时间变化， 故不存在时间这个变量。 〔3〕稳定操作条件下，物料的加料速度不随时间发生变化。 〔4〕由于连续操作，反响釜不存在间歇操作中的辅助时间问题
第二页，共四页。
• 在连续操作釜式反响器内，过程参数与空间位置、时间无 关，各处的物料组成和温度都是相同的，且等于出口处的 组成和温度。
聚合反应器的分类介绍
2．底部传动搅拌反应器 该型式反应器的搅拌装置设在反应器的 底部。
优点:当设备较大时，搅拌轴可做成
短而细，稳定性好，且可降低安装高度。同 时由于把笨重的传动装置安装在地面基础上， 从而改善了釜体上封头的受力状态，也便于 维护与检修。
2．釜内传热件 当聚合釜壁采用导热性不良的材质或较大型的聚合釜、
单靠夹套传热不能满足工艺要求时，需在反应器内增设传
热件，如加传热挡板、蛇形管等。 3．釜外传热 釜外传热可分为两种情况，一种是把釜内产生的气体 导出至釜外回流冷凝器，然后使冷凝液返回反应釜。因为 是蒸汽冷凝传热，其传热系数高，且传热面积不受反应器 容积的限制。
3．推进式搅拌器
推进式(也
称螺旋桨式) 搅拌器的结构简单．其直径 较小，d/D＝1/4-1/3。以整体铸 造的叶轮最为常见，适合于液体
粘度较低、液量较大的搅拌。其
转速较高．一般为300-600r/min， 叶端线速度为5-15m/s。利用较
小的搅拌功率通过高速旋转的桨
叶获得较好的搅拌效果。
Hale Waihona Puke 4．涡轮式搅拌器吻合，直接刮扫釜壁上的液体，有
利于夹套式搅拌釜的传热与去除釜 壁处的沉积物。
（二）搅拌器的选型
搅拌过程涉及流体的流动、传 热和传质，其影响因素极其复杂，
在选型设计时，既要考虑达到搅拌
效果，保证物料的混合，有利于传 热、传质，也应考虑动力消耗问题； 另外还要考虑搅拌器的结构要便于
操作和维修。
1．以液体粘度和反应釜体积为依 据选型 右图为在较合理搅拌功率消耗 下，物料粘度与反应体积的关系图。 图中表示各种叶轮适用范围。
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
反应器选型与设计
反应器选型与设计一、反应器类型反应器设备种类很多，按结构型式分，大致可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。
1.1釜式反应器：反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器出口物料的浓度和温度。
物料质点在反应器内停留时间有长有短，存在不同停留时间物料的混合，即返混程度最大。
应器内物料所有参数，如浓度、温度等都不随时间变化，从而不存在时间这个自变量。
优点：适用范围广泛，投资少，投产容易，可以方便地改变反应内容。
缺点：换热面积小，反应温度不易控制，停留时间不一致。
绝大多数用于有液相参与的反应，如：液液、液固、气液、气液固反应等。
1.2 管式反应器①由于反应物的分子在反应器内停留时间相等，所以在反应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，只随管长变化。
②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。
③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。
④管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。
⑤和釜式反应器相比较，其返混较小，在流速较低的情况下，其管内流体流型接近与理想流体。
⑥管式反应器既适用于液相反应，又适用于气相反应。
用于加压反应尤为合适。
1.3 固定床反应器固定床反应器的优点是：①返混小，流体同催化剂可进行有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。
②催化剂机械损耗小。
③结构简单。
固定床反应器的缺点是：①传热差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围）。
②操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用，常代之以流化床反应器或移动床反应器。
固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状，网状催化剂早已应用于工业上。
目前，蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。
1. 4 流化床反应器（1）流化床反应器的优点①由于可采用细粉颗粒，并在悬浮状态下与流体接触，流固相界面积大（可16400m2/m3），有利于非均相反应的进行，提高了催化剂的利用率。
间歇釜式反应器的特点及其应用
• 例题：萘磺化反应器体积的计算。萘磺化生产2萘磺酸，然后通过碱熔得2-萘酚。已知2-萘酚的 收率按萘计为75%，2-萘酚的纯度为99%，工业 萘纯度为98.4%，密度为963kg/m3.磺化剂为98% 硫酸，密度为1.84.萘与磺酸的摩尔比为1：1.07. 每批磺化操作周期为3.67h。萘磺化釜的装料系数 为0.7.年产2-萘酚4000t，年工作日330天。
4390
The end,thank you!
• 应用： • 适用于多品种、小批量生产 • 适应于各种不同相态组合的反应物料 • 几乎所有有机合成的单元操作
反应体积VR
• 反应体积是指设备中物料所占体积，又称有效体 积。
• 确定反应器体积的容积V的前提是确定反应器的 有效容积
• 如果由生产任务确定的VR F单Vt, 位时间的物料处理量为 FV,操作时间为t‘（包括反应时间t和辅助操作时 间t0),则反应器的有效容积V：R FV t,
间歇釜式反应器的特点及其应用
目录
特点
例题分析
• 特点： • 反应物料一次加入，产物一次取出 • 结构简单、加工方便，传质、传热效率高 • 同一瞬间反应器内各点温度、浓度分布均匀 • 非稳态操作，反应过程中，温度、浓度、反应速
度随着反应时间而变
• 操作灵活性大，便于控制和改变反应条件 • 辅助时间占的比例大，劳动强度高，生H2SO4
→
→
根据生产任务，每小时需处理工业萘的体积为：
4000 103 0.99 128 1 1000 626 L 330 24 144 0.75 0.984 963
每小时需要处理的硫酸体积为： 4000 10 3 0.99 98 1.07 1 1000 270 L
间歇釜式反应器的特点及其应用
• 例题：萘磺化反应器体积的计算。萘磺化生产2萘磺酸，然后通过碱熔得2-萘酚。已知2-萘酚的 收率按萘计为75%，2-萘酚的纯度为99%，工业 萘纯度为98.4%，密度为963kg/m3.磺化剂为98% 硫酸，密度为1.84.萘与磺酸的摩尔比为1：1.07. 每批磺化操作周期为3.67h。萘磺化釜的装料系数 为0.7.年产2-萘酚4000t，年工作日330天。
• 应用： • 适用于多品种、小批量生产 • 适应于各种不同相态组合的反应物料 • 几乎所有有机合成的单元操作
反应体积VR
• 反应体积是指设备中物料所占体积，又称有效体 积。
• 确定反应器体积的容积V的前提是确定反应器的 有效容积
• 如果由生产任务确定的VR F单Vt, 位时间的物料处理量为 FV,操作时间为t‘（包括反应时间t和辅助操作时 间t0),则反应器的有效容积V：R FV t,
间歇釜式反应器的特点及其应用
目录
特点
例题分析
• 特点： • 反应物料一次加入，产物一次取出 • 结构简单、加工方便，传质、传热效率高 • 同一瞬间反应器内各点温度、浓度分布均匀 • 非稳态操作，反应过程中，温度、浓度、反应速
度随着反应时间而变
• 操作灵活性大，便于控制和改变反应条件 • 辅助时间占的比例大，劳动强度高，生产效率低
4390
The end,thank you!
330 24
144 0.75 0.98 1.84
每小时处理物料总体积为：FV=626+270=896L
反应器的体积为： V FV t 896 3.67 4390 L
0.75
若采用2500L标准反应器两个，则反应器的生产能力后备 系数为：
反应釜
反 应 釜一、反应釜的特点：１．结构基本相同。
２．操作压力较高。
３．操作温度较高。
４．其中通常进行化学反应。
5．多属间歇操作。
二、搅拌器类型1．推进式搅拌器2．桨式搅拌器3．涡轮式搅拌器4.锚式和框式及螺带式搅拌器 搅拌器标准的内容包括：结构形式、基本参数和尺寸、技术要求、图纸目录等三个部分。
三、联轴器: 用于立式搅拌轴上的联轴器主要有以下几种：（a ）凸缘联轴器结构：由两个带凸缘的圆盘组成，圆盘称为半联轴器，半联轴器与轴通过键作周边固定，通过轴上的螺纹与锁紧螺母实现二者轴向固定。
两个半联轴器靠螺栓连接。
优点：结构简单、成本低，制造方便，传递较大扭矩。
缺点：无减震性，适于低速、振动小和刚性大的轴。
（b ）夹壳联轴器结构：两个半圆夹壳组成，材质为铸铁，用一组螺栓锁紧，用平键完成周边固定，用两个半环组成的悬吊环完成轴边固定。
优点：拆装方便，不用作轴向移动。
缺点：不适于有冲击的场合。
（c ）套筒联轴器结构：用键或销钉将套筒与轴联接起来组成一体。
优点：结构简单、同心度高。
缺点：拆装时轴须作轴向移动。
（d ）弹性圈柱销联轴器结构：与凸缘联轴器相似，区别在于用一个套有弹性圈的柱销代替联接螺栓，弹性圈材料为橡胶或皮革等。
优点：吸震能力强，可用于频繁正反转场合。
减速器的作用是传递运动和改变转动速度，以满足工艺条件的要求。
四、减速装置主要形式：目前我国已颁布的标准釜用立式减速机，有摆线针齿行星减速机、两级齿轮减速机、三角皮带减速机和谐波减速机四种。
五、填料密封填料密封是搅拌反应釜最早采用的一种转轴密封形式。
填料密封结构简单、易于制造。
适应非腐蚀性和弱腐蚀性介质、密封要求不高、可定期维护的低压、低速搅拌设备。
填料密封由填料、填料箱体、衬套、压盖、压紧螺栓、油杯等组成。
图1-28为一带夹套的铸铁填料密封箱。
1．填料密封结构及密封原理填料箱本体固定在顶盖的底座上。
在压盖压力作用下，装在搅拌轴与填料箱本体之间的填料被压缩，对搅拌轴表面产生径向压紧力。
化学反应器的类型和特点
化学反应器的类型和特点1. 釜式反应器（反应釜）呀，那可是很常见的一种呢！就像家里做饭的锅一样，能进行各种反应。
比如在化工生产中，很多液体之间的反应就是在釜式反应器里面完成的哦。
你说它是不是很厉害呀！2. 管式反应器呢，就像一条细长的通道。
一些快速进行的反应，好比赛车在赛道上飞驰，就特别适合在管式反应器中发生。
像石油裂解反应就是个很好的例子哟！3. 塔式反应器呀，高耸矗立，好像一个巨人。
它在气液反应中大展身手，比如吸收一些气体呀。
就像吸收空气中的污染气体一样，厉害吧！4. 固定床反应器，那里面的催化剂就乖乖地待着，一动不动。
就如同忠诚的卫士坚守岗位。
很多需要稳定催化的反应会选择它呢，想想看，是不是很神奇？5. 流化床反应器，里面的固体颗粒就像活泼的孩子，蹦蹦跳跳的。
一些要求固体和流体充分接触的反应，它就再合适不过啦。
好比孩子们尽情玩耍，活力满满呢！6. 微反应器，小巧而精致呀，却有着大能量。
一些精细的反应，就像雕琢艺术品一样在它里面进行。
这不是很让人惊叹吗？7. 膜反应器呢，就如同一个神奇的筛子，能把需要的和不需要的分开。
很多选择性反应都靠它呢，是不是感觉很酷炫？8. 光反应器，是不是一听就觉得很高科技？对呀，它就像在黑暗中寻找光明的勇士，专门处理那些需要光来引发的反应哩。
9. 酶反应器呀，利用酶的神奇魔力来催化反应。
就好像拥有魔法棒一样，能让反应高效进行。
你说这是不是太有趣啦！我觉得化学反应器的各种类型都有着独特的魅力和作用，它们就像是化学世界里的魔法道具，为我们创造出各种奇妙的反应和产物呢！。
2.1釜式反应器的结构与特点
1.
2.
3.
4.
5.
6.
釜式反应器
化工
①夹套式
夹套是套在反应器筒体外面能形成密封空间的容器， 既简单又方便。当反应釜容积不大、需传热面积较小、 载热体压力不高时宜使用。
釜式反应器
釜式反应器
化工
⑤ 回流冷凝式
当物料在沸腾的状态下进行反应，可利用部分物料 气化撤热，气化后的物料经釜外冷凝器冷凝后回流入釜。
釜式反应器
化工
⑥直接火热式
当反应温度高达873K以上时，应采用直接火 热式或者电感加热式换热器。
总结：你学到了什么？
化工
釜式反应器基础知识 釜式反应器的特点 釜式反应器的安保和维护 釜式反应器的操作方法
化工
2.1 釜式反应器的 结构与特点
釜式反应器
化工
1、带有搅拌装置且高径比不大的反应设备。
2、特点 ➢有液相参与的反应 ➢适用于常压、低压操作，适 应性强，易于清理 ➢体积偏大，生产能力低，不 适合转化率高的反应
釜式反应器
化工
3.釜式反应器由哪些部分构成？
壳体
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ换热装置
反
应
搅拌装置
釜
传动装置
轴封装置
壳体和搅拌器可选用碳钢材料，为了防腐效果，可有内衬。
釜式反应器
化工
（1）壳体
主要包括筒体、底、盖、手孔或人孔、视镜及各种工 艺接管口。常用的形状如下：
釜式反应器
化工
（2）搅拌器
其作用是强化反应物料的均匀混合，从而强化传质、 传热，常见的搅拌器形式有：
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的计算王丽婷 13化工二班 1303022011间歇釜式反应器的特征特点:1、由于剧烈搅拌，反应器内物料浓度达到分子尺度上的均匀,且反应器内浓度处处相等，因而排除了物质传递对反应的影响；2、具有足够强的传热条件，温度始终相等，无需考虑器内的热量传递问题；3、物料同时加入并同时停止反应，所有物料具有相同的反应时间。
优点：操作灵活，适用于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产,精细化工产品、制药、染料、涂料生产。
缺点：装料、卸料等辅助操作时间长，产品质量不稳定。
一、基础方程式单位时间进入反应器的物料A 的量-单位时间流出反应器的物料A 的量-单位时间内反应掉的物料A 的量=单位时间内在反应器内物料A 的积累量 )_1(0A A A X n n =RA A A V r dx n dt )(_0= 二、反应时间的计算n A0 ----在t=0时反应器中物料A 的摩尔数n A ----在 t 时反应器中物料A 的摩尔数-r A ----组分 A 在操作条件下的反应速率（消失速率）A x ----在 t 时反应器中物料A 的转化率上式是间歇反应器计算的基本方程式，表达了在一定操作条件下为达到所需求的转化率A x 所需要的反应时间t ，适用于任何间歇反应过程，均相或多相，等温或非等温的，可以直接积分求解，也可以用图解法。
如果是非等温过程，反应速度常数随温度变化，而温度又随转化率变化，则需联立解方程恒温、恒容不可逆时间歇操作釜式反应器中物料达到一定出口转化率所需时间t 取决于反应速度，与处理量无关，所以可用于直接放大。
零级反应k r A )(一级反应二级反应当动力学方程解析式相当复杂或不能做数值积分时，可用图解法。
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
各种釜式反应器
各种釜式反应器釜式反应器（也称批式反应器）是一种化学反应设备，广泛应用于化工、制药、食品等领域。
它的工作原理是将待反应物料装入反应釜中，加入适量的催化剂或反应剂，通过加热或冷却等工艺条件，实现反应过程。
釜式反应器具有反应容量大、适用范围广、反应精度高等优点，因此在化工行业中占有很重要的地位。
下面介绍几种常见的釜式反应器。
一、框式反应器框式反应器是指由四个竖直的钢板构成的方盒形反应器。
框式反应器适用于批量生产，其操作简便、易于维护。
由于采用了独特的设计，反应釜的密封性很好，可以有效地避免反应过程中的泄漏。
此外，框式反应器具有操作温度范围广、高温下稳定、反应速率快等特点。
二、移动顶式反应器移动顶式反应器是一种先进的反应器，其叶轮式混合装置可以消除内部流体的不均匀性。
该设备可以完成高粘度、高浓度、高密度物料的混合反应，适用于制备高品质的化工产品，如粘度大的聚合物和树脂等。
由于移动顶式反应器采用了先进的自动化控制系统，因此具有高效、精准的操作特点。
三、压力反应釜压力反应釜是指可以在高压下进行反应的釜式反应器，通常用于反应温度较高的化学反应，如制备合成纤维、可塑剂、橡胶等产品。
由于压力反应釜的密闭性很好，可以有效地避免反应气体泄漏，多数情况下不需要进行等压冷却，因此可以大大提高反应效率和产品质量。
四、搅拌式反应釜搅拌式反应釜是一种较为常见的釜式反应器，具有操作简单、易于维护等特点。
该设备采用了多种搅拌方式，可以根据不同的反应物进行选择。
搅拌式反应釜适用于溶解、混合、水解、合成等多种反应过程，具有广泛的适用范围和高性价比。
此外，搅拌式反应釜还可以进行单层或多层冷却/加热处理，满足不同反应条件的需求。
综上所述，釜式反应器是化学反应领域中的重要设备，涉及到化工、制药、食品等多个领域。
不同类型的釜式反应器适用于不同的反应过程，需要根据具体的反应物质和反应条件进行选择。
在使用釜式反应器时，需要特别注意安全问题，避免意外事故的发生。
化学反应工程 第三章
t xAf
x cA cAf 图3－3 等温间歇液相反应 过程反应时间t的图解积分4 cA0
图3－2 等温间歇液相反应 过程t/cA0的图解积分
1. 等温等溶液相单一反应 在间歇反应器中，若进行等容液相单一不可逆 反应，则关键反应物A的反应速率式为：
dc A (rA )V k c f (c A ) dt c Af dcA 所需反应时间为：t c k f (c ) A0 c A
2. 增加组分B的回收费用，所以这也是一个需优化的参数。
17
4. 反应温度 对于间歇釜式反应器，可以在反应时间的不同 阶段，反应物系处于不同组成时，调整反应温度。 一般说来，高转化率时，反应物的浓度减少，反应 速率也随之减少，可以通过提高反应温度，促进反 应速率常数增大而增加反应速率。 如间歇釜式反应器中的硝化反应，在反应前期， 温度为40～45℃；反应中期，温度为60℃；而反应 后期，温度提高到70℃。
19
解：首先计算原料处理量V0根据题给的乙酸乙酯产量， 12000 可算出每小时乙酸需用量为 16.23kmol / h
88 24 0.35
由于原料液中乙酸:乙醇:水=1:2:1.35，当乙酸为1kg 时，加入的总原料为1+2+1.35=4.35kg 由此可求单位时间需加入反应器的原料液量为：
rA 1.045c kmol /(m h)
2 A 3
对1kmol A而言，投料情况是：
醋 酸 A 1kmol 60kg 0.062m3
正丁醇 B
4.96kmol
368kg
0.496m3
可求出，投料总体积VR=0.559m3
c A0 nA0 1.79kmol / m3 VR
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釜式反应器的特点
单釜连续操作 物料不断加入，产物不断的流出。在搅 拌作用下，釜内各点浓度均匀一致，出口 浓度与釜中浓度相同，属定态过程。但物 料在釜内停留时间不一，因而会降低转化 率。其产品质量稳定，易于自动控制，宜 于大规模生产。
釜式反应器的特点
多釜串联操作 可分段控制反应，提
高每釜的推动力。克服单釜 连续操作中返混大，物料浓 度低的缺点；温差小，易于 稳定控制温度。生产中常采 用2-4釜串联。
釜式反应器的特点
半连续操作 一种物料一次性全部加入，另一种物料 连续加入。物料浓度随时间不断变化，属 非定态过程。适宜于小型生产，对放热剧 烈的反应，用改变进料速度的方法来调节 放热量的变化，达到控制温度的目的。
釜式反应器
一、釜式反应器的结构
釜式反应器
釜体：由壳体和上、下封头组成，其高与直
径之比一般1~3之间。必须提供足够的体积
以保证反应物有一定的停留时间来达到规
定的转化率；必须有足够的强度和耐腐蚀
能力以保证操作安全可靠。
釜式反应器
换热装置
釜式反应器
搅拌装置：由搅拌器和传动装置组成
二、釜式反应器的特点
反应时间（t）可参考动力学方程结合物料衡算 求得，或者由生产经验值与实验值获得。辅 助时间（t’）由实践经验确定。
2. 反应釜的总容积（VT）
VT VR /
装料系数 一般在0.4～0.85之间， 不起泡不沸腾的物料可取0.7～0.85，易起 泡或沸腾的物料可取0.4～0.6
例题：在一个间歇理想釜式反应器中，用乙酸 和丁醇生产乙酸丁酯。其反应式为：
解：已知原料的处理量为462kg/h
平均每小时处理的原理体积为：
V0 462/ 0.75 616L / h
则乙酸初始浓度为：
C0 1.08/ 616 1.8 103 kmol/ L
则每批次所需反应时间：
1 1 1 1 1 1 t ( ) ( ) 128min 2.13h 3 3 k C A C A0 17.4 0.2 1.8 10 1.8 10
CH3COOH+C4H9OH
CH3COOC4H9+H2O
在100 oC下进行等温反应。以少量硫酸作为催化剂。 当使用过量丁醇时，其反应速度式为 (-rA)=kCA2（下 标A表示乙酸）。在上述条件下，反应速度常数为 k=17.4 L/(kmol.min)。假设反应前后物料密度不变为 750 kg/m3。乙酸的消耗量是1.08kmol/h（不考虑分离 过程的损失），原料的处理量为462kg/h,每批辅助时 间为0.5小时。要求乙酸转化率为80％，试计算反应 器的有效容积和总容积（装料系数取0.75）
釜式反应器的特点
练一练
1.多釜串联操作与单釜串联操作、间 歇操作相比较的优点是什么？
2. 间歇操作、单釜连续操作、多釜串 联操作和半连续操作过程的不同点。
釜式反应器的特点
讨论
多釜串联操作中是否釜数越多 越好，为什么？
结论
不是，随串联釜数的增加，设备 的折旧费和操作费将增加，通常采用 2～4釜串联。
反应釜容积的计算
1. 反应釜的有效容积（VR） 反应器有效体积VR是指反应物料在反 应器中所占的体积。 实际操作时间=反应时间(t) + 辅助时间 (t') VR = V0 (t+t')
V0—为平均每小时处理物料体积，m3/h；
t —每批物料达到规定转化率所需的时间，h； t’—加料、卸料、清洗等辅助时间，h；
反应器的有效体积：
3 VR V0 (t t ) 616 (2.13 0.5) 1620L 1.62m
反应器的总体积：
VT VR / 1.62 / 0.75 2.16m3
小结
反应釜的结构组成；
反应釜的特点； 反应釜容积的计算。
作业布置
名称
间歇操作 单釜连续操作 多釜连续操作 半连续操作
特点
操作优点