均相反应器的选择共38页文档
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均相反应器的选择-文档资料
性能 耐热性 耐冲击性
一、搅拌釜式反应器的应用与分类
（二）搅拌釜式反应器的分类 3. 按操作压力分 低压釜：动密封 高压釜：磁力搅拌釜，静密封
二、搅拌釜式反应器的结构
（一）搅拌釜式反应器基本结构 壳体 搅拌装置 轴封 换热装置 图1-3
二、搅拌釜式反应器的结构
（一）搅拌釜式反应器基本结构 1. 壳体
任务1 均相反应器的选择
研究目的 设计最优化：体积、数量等 操作最优化：串联、并联等
化学工业中常见的均相反应器 釜式反应器 管式反应器
一、搅拌釜式反应器的应用与分类ຫໍສະໝຸດ 一、搅拌釜式反应器的应用与分类
（一）搅拌釜式反应器的应用 均相反应：单一相
应用于 非均相反应：两相或两相以上
特点
结构简单、加工方便、传质效率高、温度分布均匀、 操作条件的可控范围较广、操作灵活性大，便于更 换品种，能适应多样化的生产。
筒体、上盖、下封头
平面形 碟形 椭圆形 球形
二、搅拌釜式反应器的结构
（一）搅拌釜式反应器基本结构 2. 搅拌装置 浆式搅拌器
二、搅拌釜式反应器的结构
（一）搅拌釜式反应器基本结构 2. 搅拌装置 推进式搅拌器
二、搅拌釜式反应器的结构
（一）搅拌釜式反应器基本结构 2. 搅拌装置 涡轮式搅拌器
作业
1. 简述搅拌釜式反应器的分类。 2. 搪玻璃反应釜不宜用于哪类介质的储存与反应？
一、搅拌釜式反应器的应用与分类
半间歇操作/半连续操作
操作：原料与产物中的一种或一种以上为连续输入或 输出，而其它成分分批加入或取出的操作称为 半间歇操作或半连续操作。
主要特点：半间歇操作具有间 歇操作和连续操作的某些 特点。反应器内的组成随 时间变化而变化。
一、搅拌釜式反应器的应用与分类
（二）搅拌釜式反应器的分类 3. 按操作压力分 低压釜：动密封 高压釜：磁力搅拌釜，静密封
二、搅拌釜式反应器的结构
（一）搅拌釜式反应器基本结构 壳体 搅拌装置 轴封 换热装置 图1-3
二、搅拌釜式反应器的结构
（一）搅拌釜式反应器基本结构 1. 壳体
任务1 均相反应器的选择
研究目的 设计最优化：体积、数量等 操作最优化：串联、并联等
化学工业中常见的均相反应器 釜式反应器 管式反应器
一、搅拌釜式反应器的应用与分类ຫໍສະໝຸດ 一、搅拌釜式反应器的应用与分类
（一）搅拌釜式反应器的应用 均相反应：单一相
应用于 非均相反应：两相或两相以上
特点
结构简单、加工方便、传质效率高、温度分布均匀、 操作条件的可控范围较广、操作灵活性大，便于更 换品种，能适应多样化的生产。
筒体、上盖、下封头
平面形 碟形 椭圆形 球形
二、搅拌釜式反应器的结构
（一）搅拌釜式反应器基本结构 2. 搅拌装置 浆式搅拌器
二、搅拌釜式反应器的结构
（一）搅拌釜式反应器基本结构 2. 搅拌装置 推进式搅拌器
二、搅拌釜式反应器的结构
（一）搅拌釜式反应器基本结构 2. 搅拌装置 涡轮式搅拌器
作业
1. 简述搅拌釜式反应器的分类。 2. 搪玻璃反应釜不宜用于哪类介质的储存与反应？
一、搅拌釜式反应器的应用与分类
半间歇操作/半连续操作
操作：原料与产物中的一种或一种以上为连续输入或 输出，而其它成分分批加入或取出的操作称为 半间歇操作或半连续操作。
主要特点：半间歇操作具有间 歇操作和连续操作的某些 特点。反应器内的组成随 时间变化而变化。
均相反应器的选择 共36页PPT资料
-rAV
体积V
一、搅拌釜式反应器的应用与分类
连续操作
连续地将原料输入反应器，反应产物也连续地流出反应器
A的流入量
FA0 Q0CA0
反应量 -rAV
浓度CA 体积V
A的流出量
FA QCA
一、搅拌釜式反应器的应用与分类
• 操作特点∶物料连续输入，产物连续输出，时刻伴 随着物料的流动。
• 基本特征∶连续反应过程是一个稳态过程，反应器 内各处的组成不随时间变化。（反应组分、浓度可 能随位置变化而变化。）
反应釜 双搅拌器或外加泵强制循环 发展趋势 生产自动化和连续化
合理利用热能
三、管式反应器的应用与分类
（一）管式反应器在化工生产中的应用与分类 多管串联：气相反应和液相反应 多管并联：气固相反应
三、管式反应器的应用与分类
（二）管式反应器的特点
适用于热效应较大的反应
特
生产效率高
点
产品质量有保证
返混小
• 主要优点∶便于自动化，劳动生产率高，反应程度 与产品质量较稳定。规模大或要求 严格控制反应条件的场合，多采用 连续操作。
• 主要缺点∶灵活性小，设备 投资高。
时间
一、搅拌釜式反应器的应用与分类
一、搅拌釜式反应器的应用与分类
（二）搅拌釜式反应器的分类 2. 按材质分 （1）钢制反应釜 （2）铸铁反应釜 （3）搪玻璃反应釜 耐腐蚀性
五、均相反应器的选择
练习题
一 、判断题 1、釜式反应器可用来进行均相反应，也可用于以液相为主的
非均相反应。 2、釜式反应器的所有人孔、手孔、视镜和工艺接管口，除出
料口外，一律都开在顶盖上。 3、搪玻璃反应釜具有良好的抗腐蚀性，特别适于酸碱交替的
反应器均相反应器的选择
❖ 对于反应速度快和热效应大的反应，床层底部的 高速流动可以强化传热，使反应不至于过分集中 在床层底部
❖ 可适应气体体积增大的反应。反应过程中气体在 床层中上升，岁静压力的减小，体积会相应增大， 若反应为分子数增加的过程，则气体体积会增大 更多，采用圆锥床，可适应这种体积增大的特点， 使流化更趋平稳。
管式反应器
❖ 基本结构
由一根或多根管子 串联或并联构成的 反应器，长度与直 径之比一般大于 ５０～１００。
管式反应器的特点
❖ 适用于热效应较大的反应。 ❖ 生产效率高 ❖ 适合于连续式生产，产品质量稳定 ❖ 返混小
管式反应器
（a）直管反应器；（b）盘管反应器；（c）多管反应器
均相反应器的选择依据
通常催化剂填充层的静止高度与流化床直径的比值很少超过1，一般接近于1。 可适应低气速条件下操作。
❖ 传质：催化剂颗粒和流体处于剧烈搅动状态，加 对于反应速度快和热效应大的反应，床层底部的高速流动可以强化传热，使反应不至于过分集中在床层底部
流化床反应器是利用气体自下而上通过固体颗粒层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相反应的装置。 适合于连续式生产，产品质量稳定
绝热式反应器
❖ 优点:结构简单，气体分布均匀，反应空间利用率 高和造价便宜等。
❖ 缺点:反应器轴向温度分布很不均匀，不适用于热 效应大的反应。
❖ 为了克服简单绝热式反应器的缺点，将上述反应 器改成多段式，即把催化剂层分成数层，在各段 间进行热交换，以保证每段床层的绝热温升或绝 热温降维持在允许范围之内。
LOGO
反应器均相反应器的选择
❖ 均相反应器是指用来进行均相反应（气相或均一 液相反应）的设备。
均相反应器
一、釜式反应器 二、管式反应器。
❖ 可适应气体体积增大的反应。反应过程中气体在 床层中上升，岁静压力的减小，体积会相应增大， 若反应为分子数增加的过程，则气体体积会增大 更多，采用圆锥床，可适应这种体积增大的特点， 使流化更趋平稳。
管式反应器
❖ 基本结构
由一根或多根管子 串联或并联构成的 反应器，长度与直 径之比一般大于 ５０～１００。
管式反应器的特点
❖ 适用于热效应较大的反应。 ❖ 生产效率高 ❖ 适合于连续式生产，产品质量稳定 ❖ 返混小
管式反应器
（a）直管反应器；（b）盘管反应器；（c）多管反应器
均相反应器的选择依据
通常催化剂填充层的静止高度与流化床直径的比值很少超过1，一般接近于1。 可适应低气速条件下操作。
❖ 传质：催化剂颗粒和流体处于剧烈搅动状态，加 对于反应速度快和热效应大的反应，床层底部的高速流动可以强化传热，使反应不至于过分集中在床层底部
流化床反应器是利用气体自下而上通过固体颗粒层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相反应的装置。 适合于连续式生产，产品质量稳定
绝热式反应器
❖ 优点:结构简单，气体分布均匀，反应空间利用率 高和造价便宜等。
❖ 缺点:反应器轴向温度分布很不均匀，不适用于热 效应大的反应。
❖ 为了克服简单绝热式反应器的缺点，将上述反应 器改成多段式，即把催化剂层分成数层，在各段 间进行热交换，以保证每段床层的绝热温升或绝 热温降维持在允许范围之内。
LOGO
反应器均相反应器的选择
❖ 均相反应器是指用来进行均相反应（气相或均一 液相反应）的设备。
均相反应器
一、釜式反应器 二、管式反应器。
反应器-2均相反应器的选择[专业类别]
![反应器-2均相反应器的选择[专业类别]](https://img.taocdn.com/s3/m/c027ca55fc4ffe473368ab92.png)
热效应大、温度要求均匀控制的场合。
高级课件
35
对外换热式结构
高级课件
36
自热式反应器
❖ 以原料气为换热介质，利用反应后的高温气体预 热原料气，使其达到反应温度，本身得到冷却。
高级课件
37
流化床反应器
❖ 流化床反应器是利用气体自下而上通过固体颗粒 层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固 相反应的装置。
❖ 例如SO2转化为SO3。所用的多段绝热反应器段与 段之间引入空气进行冷激。
高级课件
31
高级课件
32
❖ 反应热较大的反应中，广泛应用对外换热的列管 式反应器，其特点是在反应区进行热交换。类似 于管壳式换热器，管内填充催化剂，壳间走载热 流体。为了避免壁效应，催化剂的颗粒直径不得 超过管内径的1／8，一般采用直径为2—6 mm的 颗粒。
❖ 适用于反应的热效应较小，反应过程对温度的变 化不敏感及副反应较少的简单反应。
高级课件
29
绝热式反应器
❖ 优点:结构简单，气体分布均匀，反应空间利用率 高和造价便宜等。
❖ 缺点:反应器轴向温度分布很不均
30
❖ 为了克服简单绝热式反应器的缺点，将上述反应 器改成多段式，即把催化剂层分成数层，在各段 间进行热交换，以保证每段床层的绝热温升或绝 热温降维持在允许范围之内。
高级课件
19
生活中的间歇釜操作
生石灰的烧制
生活中的半连续釜操作
酿酒
高级课件
20
❖ 磺化釜-铸铁釜 ❖ 卤化釜-搪瓷釜
高级课件
21
LOGO
气固相反应器的选择
高级课件
22
气固相反应器
固定床反应器 流化床反应器
高级课件
高级课件
35
对外换热式结构
高级课件
36
自热式反应器
❖ 以原料气为换热介质，利用反应后的高温气体预 热原料气，使其达到反应温度，本身得到冷却。
高级课件
37
流化床反应器
❖ 流化床反应器是利用气体自下而上通过固体颗粒 层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固 相反应的装置。
❖ 例如SO2转化为SO3。所用的多段绝热反应器段与 段之间引入空气进行冷激。
高级课件
31
高级课件
32
❖ 反应热较大的反应中，广泛应用对外换热的列管 式反应器，其特点是在反应区进行热交换。类似 于管壳式换热器，管内填充催化剂，壳间走载热 流体。为了避免壁效应，催化剂的颗粒直径不得 超过管内径的1／8，一般采用直径为2—6 mm的 颗粒。
❖ 适用于反应的热效应较小，反应过程对温度的变 化不敏感及副反应较少的简单反应。
高级课件
29
绝热式反应器
❖ 优点:结构简单，气体分布均匀，反应空间利用率 高和造价便宜等。
❖ 缺点:反应器轴向温度分布很不均
30
❖ 为了克服简单绝热式反应器的缺点，将上述反应 器改成多段式，即把催化剂层分成数层，在各段 间进行热交换，以保证每段床层的绝热温升或绝 热温降维持在允许范围之内。
高级课件
19
生活中的间歇釜操作
生石灰的烧制
生活中的半连续釜操作
酿酒
高级课件
20
❖ 磺化釜-铸铁釜 ❖ 卤化釜-搪瓷釜
高级课件
21
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气固相反应器的选择
高级课件
22
气固相反应器
固定床反应器 流化床反应器
高级课件
均相反应器的选择
主要特点：半间歇操作具有间 歇操作和连续操作的某些 特点。反应器内的组成随 时间变化而变化。
A的流入量
FA 0 QC A 0
反应量 -rAV 浓度CA，CB 体积V
连续操作
连续地将原料输入反应器，反应产物也连续地流出反应器
A的流入量
FA0 Q0C A0
反应量 -rAV
浓度CA 体积V
A的流出量
换品种，能适应多样化的生产。
（二）搅拌釜式反应器的分类1. 按操作方式分间歇操作
将反应原料一次加入 反应器，反应一段时间或 达到一定的反应程度后一 次取出全部的反应物料， 然后进入下一轮操作。
浓度 CA 物质量 nA
体积V
间歇操作的主要特点
• 操作特点∶反应过程中既没有物料的输入，也没有物料的 输出，不存在物料的进与出。 • 基本特征∶间歇反应过程是一个非稳态的过程，反应器内 组成随时间变化而变化。 完全混合流反应器
程技术学科。
研究目的 设计最优化：体积、数量等
操作最优化：串联、并联等
化学工业中常见的均相反应器
釜式反应器
管式反应器
（一）搅拌釜式反应器的应用 均相反应：单一相 应用于 非均相反应：两相或两相以上
特点
结构简单、加工方便、传质效率高、温度分布均匀、
操作条件的可控范围较广、操作灵活性大，便于更
• 主要优点∶操作灵活，设 备费低，适用于小批量生 产或小规模废水的处理。
• 主要缺点∶设备利用率低 ，劳动强度大，每批的操 作条件不易相同，不便自 动控制。
浓 度
反应产物 反应物
反应时间
半间歇操作/半连续操作
操作：原料与产物中的一种或一种以上为连续输入或 输出，而其它成分分批加入或取出的操作称为 半间歇操作或半连续操作。
A的流入量
FA 0 QC A 0
反应量 -rAV 浓度CA，CB 体积V
连续操作
连续地将原料输入反应器，反应产物也连续地流出反应器
A的流入量
FA0 Q0C A0
反应量 -rAV
浓度CA 体积V
A的流出量
换品种，能适应多样化的生产。
（二）搅拌釜式反应器的分类1. 按操作方式分间歇操作
将反应原料一次加入 反应器，反应一段时间或 达到一定的反应程度后一 次取出全部的反应物料， 然后进入下一轮操作。
浓度 CA 物质量 nA
体积V
间歇操作的主要特点
• 操作特点∶反应过程中既没有物料的输入，也没有物料的 输出，不存在物料的进与出。 • 基本特征∶间歇反应过程是一个非稳态的过程，反应器内 组成随时间变化而变化。 完全混合流反应器
程技术学科。
研究目的 设计最优化：体积、数量等
操作最优化：串联、并联等
化学工业中常见的均相反应器
釜式反应器
管式反应器
（一）搅拌釜式反应器的应用 均相反应：单一相 应用于 非均相反应：两相或两相以上
特点
结构简单、加工方便、传质效率高、温度分布均匀、
操作条件的可控范围较广、操作灵活性大，便于更
• 主要优点∶操作灵活，设 备费低，适用于小批量生 产或小规模废水的处理。
• 主要缺点∶设备利用率低 ，劳动强度大，每批的操 作条件不易相同，不便自 动控制。
浓 度
反应产物 反应物
反应时间
半间歇操作/半连续操作
操作：原料与产物中的一种或一种以上为连续输入或 输出，而其它成分分批加入或取出的操作称为 半间歇操作或半连续操作。
任务1 均相反应器的选择
其他装置
手孔、人孔：安装和检修设备的内部构件。 视镜:观察设备内部物料的反应情况，也作液
面指示用 安全装置: 安全阀和爆破膜 其它工艺接管:进料管、出料管、仪表接管
（一）搅拌釜式反应器基本结构 2. 搅拌装置 浆式搅拌器
（一）搅拌釜式反应器基本结构 2. 搅拌装置 推进式搅拌器
• 主要优点∶便于自动化，劳动生产率高，反应程度 与产品质量较稳定。规模大或要求 严格控制反应条件的场合，多采用 连续操作。
• 主要缺点∶灵活性小，设备 投资高。
时间
（二）搅拌釜式反应器的分类 2. 按材质分 （1）钢制反应釜 （2）铸铁反应釜 （3）搪玻璃反应釜 耐腐蚀性
性能 耐热性 耐冲击性
连续操作
连续地将原料输入反应器，反应产物也连续地流出反应器
A的流入量
FA0 Q0CA0
反应量 -rAV
浓度CA 体积V
A的流出量
FA QCA
• 操作特点∶物料连续输入，产物连续输出，时刻伴 随着物料的流动。
• 基本特征∶连续反应过程是一个稳态过程，反应器 内各处的组成不随时间变化。（反应组分、浓度可 能随位置变化而变化。）
a) 钢制反应釜：材料为Q235A（或容器钢）。
特点：制造工艺简单、造价费用较低，维护检 修方便由于材料Q235A不耐酸性介质腐蚀，常用 的还有不锈钢材料制的反应釜，可以耐一般酸性 介质。经过镜面抛光的不锈钢制反应釜还特别适 用于高粘度体系聚合反应。
b) 铸铁反应釜在氯化、磺化、硝化、缩合、硫酸增 浓等反应过程中使用较多。
1.按操作方式分类 2.按材质分类 3.按操作压力分类
（二）搅拌釜式反应器的分类
1. 按操作方式分
间歇操作
任务1均相反应器的选择共66页
任务1均相反应Байду номын сангаас的选择
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
反应器-2均相反应器的选择[专业类别]
高级课件
58
内部构件：
包括档网、档板和填充物等。 作用：破碎气体在床层中产生的大气泡，增
大g-s相间的接触机会，减少返混，从而增加反 应速度和提高转化率。
外旋挡板
高级课件
59
内部构件：
多旋挡板
高级课件
内旋挡板
60
换热装置
列管式 间接换热 蛇管式
换热方式
鼠笼式
单管式
套管式 管束式
直接换热 直接向床内喷水
❖ 从生产规模上来看：流化床传热良好，设备结构 简单，投资省，适合与大规模生产
高级课件
42
流化床反应器的缺点：
❖ ①气固流化床中，少量气体以气泡形式通过床层，气固 接触严重不均，导致气体反应很不完全，其转化率往往比 全混流反应器还低，不适宜用于要求单程转化率很高的反 应；
❖ ②固体颗粒的运动方式接近全混流，停留时间相差很大， 对固相加工过程，造成固相转化率不均匀。固体颗粒的混 合还会挟带部分气体，造成气体的返混，影响气体的转化 率，当存在串联副反应时，会降低选择性；
高级课件
33
对外换热式固定床反应器
❖ 优点：传热效果好，容易保证温度均匀一致，特 别适用于以中间产物为目的产物的强放热复杂反 应。
❖ 缺点是结构比较复杂，不易在高压下操作。
高级课件
34
对外换热式固定床反应器
热载体： 水、高压水：100~300℃ 导热油：200~350℃ 熔盐(KNO353%,NaNO37%,NaNO340%)：300~500℃ 烟道气：600~700℃ 特点： 换热效果好、床温均匀， 但结构较复杂，不易在高压下操作 应用
③ 耐冲击性较小。
高级课件
5
釜式反应器
反应器-2均相反应器的选择PPT课件
❖ 防止气流冲动床层、造成催化剂分布不均匀和催 化剂的磨损带出。
❖ 有利于反应器中可能形成的液态物质的排出。
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25
固定床反应器
优点： ❖ 床层内流体的流动接近理想置换流，可用较少量
的催化剂和较小的反应器容积获得较大的生产能 力； ❖ 当伴有串联副反应时，可获得较高的选择性； ❖ 结构简单、操作方便、催化剂机械磨损小； ❖ 适合在高温高压下操作。
5
釜式反应器
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6
釜式反应器
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7
釜式反应器的结构和特点
釜式反应器的基本 结构主要包括:
反应器釜体 搅拌装置 密封装置 换热装置
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8
釜式反应器
釜体：由壳体和上、下封头组成，其高与直径之
比一般在1~3之间。 在加压操作时，上、下封头多为半球形或 椭圆形；而在常压操作时，上、下封头可 做为平盖
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11
换热装置
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12
密封装置
静止的搅拌釜封头和转动的搅拌轴之间设有搅拌轴密 封装置，简称轴封，以防止釜内物料泄漏。
轴封装置主要有填料密封和机械密封两种。
1、填料密封：结构简单，填料装缷方便，但使用寿命较 短，难免微量泄漏。
2、机械密封：结构较复杂，但密封效果甚佳。
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❖ 从生产规模上来看：流化床传热良好，设备结构 简单，投资省，适合与大规模生产
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42
流化床反应器的缺点：
❖ ①气固流化床中，少量气体以气泡形式通过床层，气固 接触严重不均，导致气体反应很不完全，其转化率往往比 全混流反应器还低，不适宜用于要求单程转化率很高的反 应；
❖ ②固体颗粒的运动方式接近全混流，停留时间相差很大， 对固相加工过程，造成固相转化率不均匀。固体颗粒的混 合还会挟带部分气体，造成气体的返混，影响气体的转化 率，当存在串联副反应时，会降低选择性；
❖ 有利于反应器中可能形成的液态物质的排出。
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25
固定床反应器
优点： ❖ 床层内流体的流动接近理想置换流，可用较少量
的催化剂和较小的反应器容积获得较大的生产能 力； ❖ 当伴有串联副反应时，可获得较高的选择性； ❖ 结构简单、操作方便、催化剂机械磨损小； ❖ 适合在高温高压下操作。
5
釜式反应器
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6
釜式反应器
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7
釜式反应器的结构和特点
釜式反应器的基本 结构主要包括:
反应器釜体 搅拌装置 密封装置 换热装置
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8
釜式反应器
釜体：由壳体和上、下封头组成，其高与直径之
比一般在1~3之间。 在加压操作时，上、下封头多为半球形或 椭圆形；而在常压操作时，上、下封头可 做为平盖
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11
换热装置
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12
密封装置
静止的搅拌釜封头和转动的搅拌轴之间设有搅拌轴密 封装置，简称轴封，以防止釜内物料泄漏。
轴封装置主要有填料密封和机械密封两种。
1、填料密封：结构简单，填料装缷方便，但使用寿命较 短，难免微量泄漏。
2、机械密封：结构较复杂，但密封效果甚佳。
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❖ 从生产规模上来看：流化床传热良好，设备结构 简单，投资省，适合与大规模生产
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42
流化床反应器的缺点：
❖ ①气固流化床中，少量气体以气泡形式通过床层，气固 接触严重不均，导致气体反应很不完全，其转化率往往比 全混流反应器还低，不适宜用于要求单程转化率很高的反 应；
❖ ②固体颗粒的运动方式接近全混流，停留时间相差很大， 对固相加工过程，造成固相转化率不均匀。固体颗粒的混 合还会挟带部分气体，造成气体的返混，影响气体的转化 率，当存在串联副反应时，会降低选择性；