(完整版)反应釜课件
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釜式反应器反应工程.pptx
cA0
A
c
0
AP AQ
P
Q
t
cP k1
cQ
k2
即：任意时刻两 个反应产物浓度 之比，等于两个 反应速率常数之 比
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
平行反应物系组成与反应时间关系示意图
第11页/共36页
等温 BR 的计算
复合反应
将上述结果推广到含有M个一级反应的平行反应系统 ：
M
反应物A的浓度为：
(t ki )
cA cA0e 1
P
1,2,N
Vr X Ap X Ap1
Q0 k(1 X Ap )
(1 k )N 1
1 X AN
N个釜 1 k 1 X Ap1
1 X Ap
1 [(
1
1
) N 1]
k 1 X AN
Vrp
Q0 (cAp1 cAp ) (RAp )
Q0cA0 ( X Ap X Ap1) [RAp ( X Ap )]
则：
dYp SdX A
X Af : 最终转化率
Ypf
X Af 0
SdX A
So X Af
So : 总选择性
Ypf : 总收率或最终收率
1 X Af
So X Af 0 SdX A
S : 瞬时选择性 Yp : 瞬时收率
第28页/共36页
釜式反应器中复合反应的收率与选择性
1.总收率与总选择性
总选择性和转化率的关系取决于反应动力学，反 应器形式和操作方式等。因此，同是釜式反应器， 由于操作方式不同，虽然最终转化率一样，但最终 收率却不一样。 当瞬时选择性随关键组分转化率增大而单调增加时， 收率顺序： 间歇釜＜多个连续釜串联＜单一连续釜 当瞬时选择性随关键组分转化率增大而单调下降时， 收率顺序： 间歇釜＞多个连续釜串联＞单一连续釜
反应釜结构与操作PPT课件
反应釜结构与操作
1
整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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2
反应釜分类
• 连续与间歇 • 高压、常压与负压 • 秃顶与平顶 • 带换热与非带换热 • 不锈钢与搪瓷 • 固定式与可倾倒式
20
搅拌装置
典型搅拌器结构示意
21
搅拌装置
常用搅拌器及流型示意
22
搅拌装置
搅拌附件 ◆ 挡板
挡板的作用是避免旋 涡现象，增大被搅拌液体 的湍流程度，将切向流动 变为轴向和径向流动，强 化反应器内液体的对流和 扩散，改善搅拌效果。
搅拌反应器的挡板结构
23
搅拌装置
可有效 地防止 粘滞液 体在挡 板处形 成死角， 以防止 固体颗 粒的堆 积。
在高粘度 物料中使 用桨式搅 拌器时， 可安装横 挡板以增 加掺合作 用，挡板 宽度可与 搅拌叶同 宽。
对于低粘度液体 挡板装在壁上。
对于中等粘度液 体挡板离开槽壁 （或固—液相操 作时）
对于高粘度液体 挡板离开槽壁并 与槽壁成一定角 度。竖向挡板安 装方式。
24
搅拌装置
◆ 导流筒 ● 导流筒的作用---提高混合效率 一方面提高了对液体的搅拌程度， 加强了搅拌器对液体的直接机械 剪切作用；另一方面由于限定了 液体的循环路径，确立了充分循 环的流型，使器内所有物料均能 通过导流筒内的强烈混合区，减少了走短路的机会。 ● 导流筒的组成 导流筒是一个圆筒，安装在搅拌器的外面。常
反应器填料密封结构
1—本体； 2—螺钉； 3—衬套； 4—螺塞； 5—油圈； 6—油杯； 7—密封圈；8—水夹套； 9—油环； 10—填料； 11—压盖； 12—螺母； 13—双头螺柱
1
整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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2
反应釜分类
• 连续与间歇 • 高压、常压与负压 • 秃顶与平顶 • 带换热与非带换热 • 不锈钢与搪瓷 • 固定式与可倾倒式
20
搅拌装置
典型搅拌器结构示意
21
搅拌装置
常用搅拌器及流型示意
22
搅拌装置
搅拌附件 ◆ 挡板
挡板的作用是避免旋 涡现象，增大被搅拌液体 的湍流程度，将切向流动 变为轴向和径向流动，强 化反应器内液体的对流和 扩散，改善搅拌效果。
搅拌反应器的挡板结构
23
搅拌装置
可有效 地防止 粘滞液 体在挡 板处形 成死角， 以防止 固体颗 粒的堆 积。
在高粘度 物料中使 用桨式搅 拌器时， 可安装横 挡板以增 加掺合作 用，挡板 宽度可与 搅拌叶同 宽。
对于低粘度液体 挡板装在壁上。
对于中等粘度液 体挡板离开槽壁 （或固—液相操 作时）
对于高粘度液体 挡板离开槽壁并 与槽壁成一定角 度。竖向挡板安 装方式。
24
搅拌装置
◆ 导流筒 ● 导流筒的作用---提高混合效率 一方面提高了对液体的搅拌程度， 加强了搅拌器对液体的直接机械 剪切作用；另一方面由于限定了 液体的循环路径，确立了充分循 环的流型，使器内所有物料均能 通过导流筒内的强烈混合区，减少了走短路的机会。 ● 导流筒的组成 导流筒是一个圆筒，安装在搅拌器的外面。常
反应器填料密封结构
1—本体； 2—螺钉； 3—衬套； 4—螺塞； 5—油圈； 6—油杯； 7—密封圈；8—水夹套； 9—油环； 10—填料； 11—压盖； 12—螺母； 13—双头螺柱
反应釜的简介及性能课件
150ml
安全温度为
优质不锈钢
200℃最高压
力为3MPaG
KH-200 外壳材质为
200ml
安全温度为
优质不锈钢
200℃最高压
力为3MPaG
反应釜的简介及性能
10
• 地 址： 河南省巩义市英峪工业区7号 • 电 话： 8 • 传 真： 8 • 手 机： • 邮 箱： • 网 址：
反应釜的简介及性能
KH系水热合成反应釜采用型号为316L的优质不 锈钢加工而成。内胆有聚四氟乙烯、不锈钢等。外 形美观、使用方便。釜体与釜盖拧紧即可起到密封 作用、密封效果长期稳定无泄漏。
水热合成反应釜采用外加热方式，以缩小体积 ，并有利多反应釜处于同一反应操作温度（如将多 个反应釜置于烘箱中加热）。
反应釜的简介及性能
反应釜的简介及性能
2011.11.25
反应釜的简介及性能
1
西安常仪仪器设备有限公司
反应釜的简介及性能
2
1. 用 途 水热合成反应釜又叫（高压消解罐、压力溶弹
）是为在一定温度、一定压力条件下合成化学物质 提供的反应器。它广泛应用于新材料、能源、环境 工程等领域的科研试验中，是高校教学、科研单位 、化工实验室进行科学研究的常用小型反应器。 2．特 点
反应釜的简介及性能
029-68840888
•手
机：
•传
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•网
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反应釜的简介及性能
13
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反应釜的简介及性能
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反应釜的安全与操作.ppt
注意！
❖ 1、加料要严防金属硬物掉入设备内、运转 时要防止设备受振动，检修时按化工厂搪 玻璃反应釜维护检修规程执行。 2、尽量避免冷罐加热料和热罐加冷料，严 防温度骤冷骤热。搪玻璃耐温剧变小于 120℃。 3、尽量避免在酸碱液介质中交替使用，否 则，将会使搪玻璃表面失去光泽而腐蚀。
❖ 4、严防夹套内进入酸液（如果清洗夹套一 定要用酸液时，不能用pH＜2的酸液)，酸 液进入夹套会产生氢效应，引起搪玻璃表 面像鱼鳞片大面积脱落。一般清洗夹套可 用次氯酸钠溶液，最后用水清洗夹套。 5、出料釜底堵塞时，可用非金属体轻轻疏 通，禁止用金属工具铲打。对粘结在罐内 表面上的反应物要及时清洗，不宜用金属 工具，以防损坏搪玻璃衬里。
③安全检查
❖ 一、检查与反应釜有关的管道和阀门，在确 保符合受料条件的情况下，方可投料。 二、检查搅拌电机、减速机、机封等是否正 常，减速机油位是否适当，机封冷却水是否 供给正常。 三、在确保无异常情况下，启动搅拌，按规 定量投入物料。
三、正常操作
一、检查与反应釜有关的管道和阀门，在 确保符合受料条件的情况下，方可投料。
一、违章作业
❖ 违章作业的主要表现如下： 1、未对设备进行置换或置换不彻
底就试车或打开人孔进行焊接检修，
釜 发 生
空气进入塔内形成爆炸性混合物而爆 爆
炸。由此发生爆炸事故的次数最多， 炸
在小氮肥生产中尤为严重。
2、用可燃性气体(如合成系统的精 炼气、碳化系统的变换气)补压、试压、 试漏。
3、未作动火分析、动火处理(如未 加盲板将检修设备与生产系统进行隔
反应釜安全与控制
化工0801班 第五组
一 、基础知识
反应釜：普遍应用于石泊化工、橡胶、反应釜 具有如下的特点：操作灵活农药、燃料、医药 等工业，用来完成化工工艺过程的反应。反应 釜内进行化学反应的种类很多，操作条件差异 很大，物料的聚集状态也各不一样。可以按工 艺要求进行间歇式、半间歇式及连续操作；温 度易于控制。根据生产需要，可以控制生产的 时间，易于控制反应速率。
(完整版)反应釜课件
第二节釜体及传热装置
一、釜体的尺寸
釜体的尺寸主要是确定它的容积、长径比和壁厚。 1、反应釜的容积
V0 ? V ??
? -- 装料系数
? 一般取0.6～0.8
二、传热装置
? 传热装置是用来加热或冷却反应物 料，使之符合工艺要求的温度条件的 设备。其结构形式主要有夹套式、蛇 管式、列管式、外部循环式等，也可 用直接火焰或电感加热。
列管式
对于大型反应釜，需高速传热时， 可在釜内安装列管式换热器。
外部循环式
当反应器的夹套和蛇管 传热面积仍不能满足工艺 要求，或由于工艺的特殊 要求无法在反应器内安装 蛇管而夹套的传热面积又 不能满足工艺要求时，可 以通过泵将反应器内的料 液抽出，经过外部换热器 换热后再循环回反应器内。
冷、热源的选择
高温热源的选择
一般的低压饱和水蒸汽加热时最高只能达到150160℃，需要更高温度时则需考虑高温热源的选择 问题。化工厂常用的高温热源有以下几种： ?压力高的饱和水蒸汽 压力可达一至数MPa，来源有高压蒸汽锅炉、利 用反应热的废热锅炉或热电站的蒸汽透平。 缺点:需高压管道输送蒸汽，费用高，且远距离输 送时热损失大。 ?高压汽水混合物 个别设备需高温加热时，较经济可行。可用于温度 为200-250℃的加热要求。
?电加热： 是一种操作方便、热效率高、便 于实现自控和遥控的一种高温加热方法。有 电阻加热、感应电流加热、短路电流加热三 种类型。
?烟道气加热： 用煤气、天然气、石油加工 废气或燃料油等燃烧时产生的高温烟道气作 热源加热设备，可用于300℃以上的高温加 热。缺点是热效率低，给热系数小，温度不 易控制。可用于300℃以上的高温加热。
低温冷源的选择 冷却用水 ：水的冷却效果好，最为常用。 随水的硬度不同，对换热后的水出口温度 有一定限制，一般不宜超过60℃，在不宜 清洗的场合不宜超过50℃，以免水垢的迅 速生成。 空气：在缺乏水资源的地方可采用空气冷 却，其主要缺点是给热系数低，需要的传 热面积大。
反应釜设计PPT演示课件
反应釜设计
1
反应釜设计
反应釜的总体结构 釜体及传热装置设计 搅拌器 传动装置与搅拌轴
搅拌反应器的轴封
2
一、反应釜的总体结构
搅拌设备由主要由釜 体部分、搅拌装置、 轴封、传热装置和传 动装置五大部分组成。
3
一、反应釜的总体结构
釜传传搅体热动拌部装装装分置置置包的一是括作般为筒用由了体是电使，控机各上制、种、反减物 下应速料封过器混头程、合以中联均及的轴匀各热器，种量等常接传组用管递成搅口。。拌等常器。 筒用搅如体外拌桨的置轴式直式用、径夹联涡和套轴轮高或器式度内与、决置减推定式速进釜蛇器式 容管相等积。联各的，有大传不小递同，来的应自尺根电寸据机和工的范艺动围， 要加力可求热。根确介为据定质保被其常证搅长选反拌径用应物比蒸釜料。汽筒的，体粘有空度、
物料粘度较大可取大值。
12
②估算筒体内径D1
釜体全容积 V ：
V
4
D12 H1
4
D13
H1 D1
D1
3
4V
i
③确定公称直径DN（查表）
④确定筒体高度 H1 V V封
V 1m
V封－封头容积， V1m－1米高筒体容积（查附表）
⑤修正实际容积
V=V1m×H1+V封
13
2、夹套的几何尺寸计算
①夹套直径D2(mm) ②夹套高度H2
H 2 V V封
V 1m
V封－下封头容积，V1m－ 1米高筒体的容积。
夹套直径D2 (mm)
D1 500～600 700～1800 2000～3000
D2
D1+50
D1+100
D1+200
1
反应釜设计
反应釜的总体结构 釜体及传热装置设计 搅拌器 传动装置与搅拌轴
搅拌反应器的轴封
2
一、反应釜的总体结构
搅拌设备由主要由釜 体部分、搅拌装置、 轴封、传热装置和传 动装置五大部分组成。
3
一、反应釜的总体结构
釜传传搅体热动拌部装装装分置置置包的一是括作般为筒用由了体是电使，控机各上制、种、反减物 下应速料封过器混头程、合以中联均及的轴匀各热器，种量等常接传组用管递成搅口。。拌等常器。 筒用搅如体外拌桨的置轴式直式用、径夹联涡和套轴轮高或器式度内与、决置减推定式速进釜蛇器式 容管相等积。联各的，有大传不小递同，来的应自尺根电寸据机和工的范艺动围， 要加力可求热。根确介为据定质保被其常证搅长选反拌径用应物比蒸釜料。汽筒的，体粘有空度、
物料粘度较大可取大值。
12
②估算筒体内径D1
釜体全容积 V ：
V
4
D12 H1
4
D13
H1 D1
D1
3
4V
i
③确定公称直径DN（查表）
④确定筒体高度 H1 V V封
V 1m
V封－封头容积， V1m－1米高筒体容积（查附表）
⑤修正实际容积
V=V1m×H1+V封
13
2、夹套的几何尺寸计算
①夹套直径D2(mm) ②夹套高度H2
H 2 V V封
V 1m
V封－下封头容积，V1m－ 1米高筒体的容积。
夹套直径D2 (mm)
D1 500～600 700～1800 2000～3000
D2
D1+50
D1+100
D1+200
反应釜的设计计算PPT课件
•
—反应时间，143.75min；
• X A —乙酸酐的转化率92％。
• Q0 —单位时间原料液处理量，0.6m3/h；
• V —反应器的实际体积，1.8m3；
• —装料系数0.8；
•
.
7
结构设计部分
• 釜体结构形式的选择 • 筒体：圆柱形 • 釜底的封头形状：标准椭圆型 • 顶盖连接方法：不可拆 • 换热器形式：U形夹套
.
12
结构设计计算结果
• 釜体筒体厚度的计算
•
设定操作温度T=100℃。腐蚀余量为 C2 2mm ，钢板负偏差 C1 0.3mm
• 取焊接接头系数 0.85 选材上，由于承受压力较高，所以选择Q345R。
t 189 MPa
• 内压 0.1MPa • 设计压力： pw 0.1MPa
•
p 1.1pw 0.11MPa
.
8
• 釜体直径的计算
结构设计计算结果
• 对于直立反应釜来说，釜体容积通常是指圆柱形筒体及下封头所包含的容积之
和，根据釜体容积和物料性质，选定
H
/ Di
值，估算筒体内径
D
。由于此反应
i
为液—液反应，故而取 H / D i 1 ，先忽略釜体封头的容积。
.
9
结构设计计算结果
• 筒体内径：
Di
3
4Vg
.
2
设计条件：
• 乙酸酐分解式为
（ C H 3C O ）2 O H 2 O 2 C H 3C O O H
• 该反应的反应速率方程为，反应温度下反应速率常数为0.08 m in -1。每小时处理
量为 0.6m3 ，原料中乙酸的浓度 CA0 95mol / m3 。试设计一台连续操作釜式
反应釜设计分解PPT参考幻灯片
21
整体式夹套
最常用的夹套是U型夹套，它是一个 薄壁筒体，套在搅拌釜外部。夹套所 包围的筒体表面积即为传热面积。 夹套的特点是结构简单，制造方便， 基本不需要检修。 一般U型夹套可以使用于2.5MPa以下， 压力高时可以采用蜂窝式夹套。
22
整体式夹套
不可拆式整体式夹套
可拆式整体式夹套 23
整体式夹套
下出料管
20
6、传热构件
常用的传热装置有两种：夹套和内盘管。 传热装置所需要的传热面积应根据搅拌反应釜升温、保温 或冷却过程的传热量和传热速率来计算。
（1）夹套
夹套的主要结构有：整体夹套、型钢夹套、半圆管夹套和 蜂窝夹套。 整体夹套有圆筒型和U型两种，夹套与筒体的连接方式分 为：可拆式和不可拆式。
当罐体内为正压外带夹套时，被 P1 夹套包围部分的筒体和封头应分 别进行内压强度计算及外压稳定 性计算，并取其中较大值；其余 部分按内压圆筒设计。
其中内压设计压力P 等于釜体设
计压力P1，外压设计压力P 等于
夹套设计压力P2。为什么？
P2
最后要进行水压试验应力校核。
16
4、夹套厚度计算
夹套按内压进行设计计算。 注意：①应在内筒液压试验合格后再焊接夹套；
8
9
1、釜体的尺寸
(1) 长径比（H1/D1)的确定 确定长径比时应考虑：
①③长反径应比过对程搅对拌长功径率比的影要响求：用 N于∝发d酵j5，过长程径的比发越酵大罐，，即为D使1 或通 d入j 越的小空，气所与需发搅酵拌液功充率分也接越触小，。
②需长有径足比够对的传液热深的，影因响此：要长求径长比 大径，比可大以。使传热表面到釜中心 的距离较小，釜内温度梯度小， 有利于传热。
②夹套水压试验必须事先校核该容器在夹套 试压时的稳定性是否足够；
整体式夹套
最常用的夹套是U型夹套，它是一个 薄壁筒体，套在搅拌釜外部。夹套所 包围的筒体表面积即为传热面积。 夹套的特点是结构简单，制造方便， 基本不需要检修。 一般U型夹套可以使用于2.5MPa以下， 压力高时可以采用蜂窝式夹套。
22
整体式夹套
不可拆式整体式夹套
可拆式整体式夹套 23
整体式夹套
下出料管
20
6、传热构件
常用的传热装置有两种：夹套和内盘管。 传热装置所需要的传热面积应根据搅拌反应釜升温、保温 或冷却过程的传热量和传热速率来计算。
（1）夹套
夹套的主要结构有：整体夹套、型钢夹套、半圆管夹套和 蜂窝夹套。 整体夹套有圆筒型和U型两种，夹套与筒体的连接方式分 为：可拆式和不可拆式。
当罐体内为正压外带夹套时，被 P1 夹套包围部分的筒体和封头应分 别进行内压强度计算及外压稳定 性计算，并取其中较大值；其余 部分按内压圆筒设计。
其中内压设计压力P 等于釜体设
计压力P1，外压设计压力P 等于
夹套设计压力P2。为什么？
P2
最后要进行水压试验应力校核。
16
4、夹套厚度计算
夹套按内压进行设计计算。 注意：①应在内筒液压试验合格后再焊接夹套；
8
9
1、釜体的尺寸
(1) 长径比（H1/D1)的确定 确定长径比时应考虑：
①③长反径应比过对程搅对拌长功径率比的影要响求：用 N于∝发d酵j5，过长程径的比发越酵大罐，，即为D使1 或通 d入j 越的小空，气所与需发搅酵拌液功充率分也接越触小，。
②需长有径足比够对的传液热深的，影因响此：要长求径长比 大径，比可大以。使传热表面到釜中心 的距离较小，釜内温度梯度小， 有利于传热。
②夹套水压试验必须事先校核该容器在夹套 试压时的稳定性是否足够；
反应釜机械密封简介(PPT课件)
• 传热装置:有夹套、内盘管、外盘管等；采用有机热载体 循环（导热油）或蒸汽、热水等方式加热；冷却水、冷冻 水、冷导热油或自然风等方式冷却。
• 密封装置：有机械密封、填料密封等。
搅拌装置在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶，也可根据用 户的要求任意选配。釜壁外设置夹套，或在器内设置换热面， 也可通过外循环进行换热。支承座有支承式或耳式支座等。 转速超过160转以上宜使用齿轮减速机。
反应釜机械密封
反应釜
• 反应釜的广义理解即有物 理或化学反应的容器，通 过对容器的结构设计与参 数配置，实现工艺要求的 加热、蒸发、冷却及低高 速的混配功能。
• 反应釜广泛应用于石油、 化工、橡胶、农药、染料、 医药、食品，用来完成硫 化、硝化、氢化、烃化、 聚合、酯化、缩合等工艺 过程的压力容器，例如反 应器、反应锅、分解锅、 聚合釜等；
R3311机械密封特点
• 反应釜用机械密封的型式、机构与泵用机械密封在结构上 虽有差异，但其作用原理相同。一般来说，釜用密封转速 低，弹簧比压宜取大一些;搅拌轴振动大，密封件应设计 得坚实一些，封气时摩擦副环宜采用整体结构。考虑到转 轴摆动量大，静止环与轴的间隙宜取较大值。大轴径顶部 插入式反应釜密封在计算端面比压时，补偿环的重量不能 忽视。
• (2)机械密封。与填料密封相比，机械密封功耗小，泄漏率 低(仅为填料密封泄漏量的1%)，密封性能可靠，使用寿命 长，不需要经常检修(一般一年检修一次);但其结构复杂， 安装和检修不如填料密封方便。
机械密封
• 其主要构件有动环、 静环、弹簧座、辅助 密封圈等。
机械密封的多种形式
• 为了适应不同工作条件的需要，机械密封有多种不同的型 式：
轴封装置
• 轴封装置的作用是使传动轴穿过釜封头的部位在压差作用 下不发生泄漏或渗入。搅拌反应釜最常用的轴封装置有两 种：填料密封、机械密封
• 密封装置：有机械密封、填料密封等。
搅拌装置在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶，也可根据用 户的要求任意选配。釜壁外设置夹套，或在器内设置换热面， 也可通过外循环进行换热。支承座有支承式或耳式支座等。 转速超过160转以上宜使用齿轮减速机。
反应釜机械密封
反应釜
• 反应釜的广义理解即有物 理或化学反应的容器，通 过对容器的结构设计与参 数配置，实现工艺要求的 加热、蒸发、冷却及低高 速的混配功能。
• 反应釜广泛应用于石油、 化工、橡胶、农药、染料、 医药、食品，用来完成硫 化、硝化、氢化、烃化、 聚合、酯化、缩合等工艺 过程的压力容器，例如反 应器、反应锅、分解锅、 聚合釜等；
R3311机械密封特点
• 反应釜用机械密封的型式、机构与泵用机械密封在结构上 虽有差异，但其作用原理相同。一般来说，釜用密封转速 低，弹簧比压宜取大一些;搅拌轴振动大，密封件应设计 得坚实一些，封气时摩擦副环宜采用整体结构。考虑到转 轴摆动量大，静止环与轴的间隙宜取较大值。大轴径顶部 插入式反应釜密封在计算端面比压时，补偿环的重量不能 忽视。
• (2)机械密封。与填料密封相比，机械密封功耗小，泄漏率 低(仅为填料密封泄漏量的1%)，密封性能可靠，使用寿命 长，不需要经常检修(一般一年检修一次);但其结构复杂， 安装和检修不如填料密封方便。
机械密封
• 其主要构件有动环、 静环、弹簧座、辅助 密封圈等。
机械密封的多种形式
• 为了适应不同工作条件的需要，机械密封有多种不同的型 式：
轴封装置
• 轴封装置的作用是使传动轴穿过釜封头的部位在压差作用 下不发生泄漏或渗入。搅拌反应釜最常用的轴封装置有两 种：填料密封、机械密封
《釜式反应器》PPT课件
理想混合反应器：釜内物料完全混合，浓度、温度处处相等。 间歇操作：反应参数随时间变化。等容过程。 先求得为达到一定转化率所需的反应时间，然后结合非生产时间和每小时要求处理 的物料量，计算反应器体积。 2.2.1 反应时间 反应时间计算式根据反应器物料衡算推导。 ①由于反应器内浓度、温度均一．不随位置而变，故可对整个反应器有效体积(反 应体积)进行物料衡算。 ②间歇操作．进料项和出料项均为零。
CA0
FA0 V0
VR1
1
CA1
FA1 V01 xA1
2
VR2
CA2 … FA2 V0 2 xA2
i
CAi
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V0i
VRi
xAi
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VRn
CAN
FAn V0 n x An
V0=V01=V02=V0i=V0N
如对第i段釜进行物料衡算
FAi-1 FAi rAiVRi
FVA0R(i
1FxAA0i(1x)AiFxAA0i(11 ) rAi
1 k11
CAi kiCAiτi CAi1
CAi
CAi1
1 ki i
第二段
CA2
CA1
1 k2 2
CA0 1
1 k11 1 k2 2
第三段 第N段
C A3
CA2 1 k3τ3
CA0 1 k1τ1
1 1 k2τ2
1 1 k3τ3
CAN
CAN 1 1 kNτN
CA0 1 1 1
-4.45
CA0
2.4 搅拌器
搅拌的目的： ①使互溶的两种或两种以上液体混合均匀； ②形成乳浊液或悬浮液； ③促进化学反应和加速物理变化过程、如促进溶解、吸收、吸附、萃取、传热等 过程。 搅拌的方法：机械搅拌(或称叶轮搅拌)、气流搅拌、射流搅拌和管道混合等。
CA0
FA0 V0
VR1
1
CA1
FA1 V01 xA1
2
VR2
CA2 … FA2 V0 2 xA2
i
CAi
FAi
V0i
VRi
xAi
N
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CAN
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如对第i段釜进行物料衡算
FAi-1 FAi rAiVRi
FVA0R(i
1FxAA0i(1x)AiFxAA0i(11 ) rAi
1 k11
CAi kiCAiτi CAi1
CAi
CAi1
1 ki i
第二段
CA2
CA1
1 k2 2
CA0 1
1 k11 1 k2 2
第三段 第N段
C A3
CA2 1 k3τ3
CA0 1 k1τ1
1 1 k2τ2
1 1 k3τ3
CAN
CAN 1 1 kNτN
CA0 1 1 1
-4.45
CA0
2.4 搅拌器
搅拌的目的： ①使互溶的两种或两种以上液体混合均匀； ②形成乳浊液或悬浮液； ③促进化学反应和加速物理变化过程、如促进溶解、吸收、吸附、萃取、传热等 过程。 搅拌的方法：机械搅拌(或称叶轮搅拌)、气流搅拌、射流搅拌和管道混合等。
反应釜的设计计算PPT课件
过程装备与控制工程课程设计
Course design of process equipment and control engineering
.
1
任务书
• 主要内容： • 1 设计方案的确定及工艺流程的说明； • 2 反应器的工艺计算； • 3 基本尺寸计算及基本结构设计； • 4 壳体、开孔补强与搅拌轴及耳式支座的强度校核； • 5 绘制反应器的装配图。
功率5.5kw，转速960r/min。
.
18
结构计算计算结果
• 减速机的选用
• 根据轴转速960r/min，电动机功率为5.5kw。查表可知：应选用滚筒减速机，编 号为96012。
• 联轴器的选用
T 9550 P
T 95505 4 198.96N m
n
960
• 查《机械设计课程设计》可知：联轴器应选GY4，类型为凸缘联轴器。
计算厚度：0.41mm 设计厚度：2.41mm 名义厚度：6mm
.
16
结构计算计算结果
• 反应釜的搅拌装置
• 搅拌功率的计算
•
粘度计算公式
n
l g m
x i lg i
i1
•
解得
m 3.02 104 pa s
•
搅拌器直径 d=400mm
•
叶片直径 b=80mm
•
叶轮转速 n= 238.8r/min
.
12
结构设计计算结果
• 釜体筒体厚度的计算
•
设定操作温度T=100℃。腐蚀余量为 C2 2mm ，钢板负偏差 C1 0.3mm
• 取焊接接头系数 0.85 选材上，由于承受压力较高，所以选择Q345R。
t 189 MPa
Course design of process equipment and control engineering
.
1
任务书
• 主要内容： • 1 设计方案的确定及工艺流程的说明； • 2 反应器的工艺计算； • 3 基本尺寸计算及基本结构设计； • 4 壳体、开孔补强与搅拌轴及耳式支座的强度校核； • 5 绘制反应器的装配图。
功率5.5kw，转速960r/min。
.
18
结构计算计算结果
• 减速机的选用
• 根据轴转速960r/min，电动机功率为5.5kw。查表可知：应选用滚筒减速机，编 号为96012。
• 联轴器的选用
T 9550 P
T 95505 4 198.96N m
n
960
• 查《机械设计课程设计》可知：联轴器应选GY4，类型为凸缘联轴器。
计算厚度：0.41mm 设计厚度：2.41mm 名义厚度：6mm
.
16
结构计算计算结果
• 反应釜的搅拌装置
• 搅拌功率的计算
•
粘度计算公式
n
l g m
x i lg i
i1
•
解得
m 3.02 104 pa s
•
搅拌器直径 d=400mm
•
叶片直径 b=80mm
•
叶轮转速 n= 238.8r/min
.
12
结构设计计算结果
• 釜体筒体厚度的计算
•
设定操作温度T=100℃。腐蚀余量为 C2 2mm ，钢板负偏差 C1 0.3mm
• 取焊接接头系数 0.85 选材上，由于承受压力较高，所以选择Q345R。
t 189 MPa
化工设备反应釜课程设计PPT课件
❖
完成一种典型钢制容器
❖
或设备(如贮罐、反应釜)
❖
的机械设计。 绘制设备
❖
总装图一张、重要部件图
❖ 一张；书写设计说明书一份。
❖ (2)课程设计的一般步骤
6
❖ 1)准备阶段 ❖ ① 设计前应准备好有关的设计资料、手册、图册。 ❖ ② 认真研究设计条件单，分析设计条件单中的技术特性 ❖ 参数、接管表中各接管的规格和用途、设备示意图，明确 ❖ 设计要求和设计内容。 ❖ ③ 设计前应认真复习教科书的内容、熟悉有关的设计资 ❖ 料和设计步骤。 ❖ ④ 结合实验室的现有实验设备（如列管式换热器、填料 ❖ 塔、精馏塔、反应釜等），熟悉典型设备的结构，为设计 ❖ 做准备。 ❖ 2)机械设计阶段 ❖ 化工容器及设备的机械设计是在设备的工艺设计后进行 ❖ 的。其内容和任务是根据设备的工艺条件（如工作压力、
❖ ②筒体的长度 H 的确定
❖ 筒体的长度 H 可由下式确定
V VT VF
VT VVF
4Di2HV源自VFHV 4
VF
D
2 i
18
❖ 二、釜体壁厚的设计
❖ (1)内压筒体壁厚的设计
❖ ①设计参数的确定 ❖ 根据设备设计条件单中提供的 ❖ 有关技术特性参数和要求，确定设计参数。 ❖ 设计压力 p ：无安全装置取 p ＝1.1 p W ；装安全阀取 p ＝
❖ 反应釜的机械设计就是根据工艺设计所确定的操作容积、
15
❖ 工作压力、工作温度、介质情况、传热面积、搅拌形式、 ❖ 转速和功率、以及管口尺寸和方位等工艺条件，选择各零 ❖ 部件的材料，确定反应釜釜体、夹套的结构型式和尺寸。 ❖ 通过强度、刚度和稳定性计算确定反应釜壳体、夹套壳体 ❖ 的壁厚和搅拌抽直径，并根据有关的标准对搅拌器、传动 ❖ 装置、密封装置和各种附件进行选型，然后绘出所需的装 ❖ 配图与必要的零部件图。
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低温冷源的选择 冷却用水 ：水的冷却效果好，最为常用。 随水的硬度不同，对换热后的水出口温度 有一定限制，一般不宜超过60℃，在不宜 清洗的场合不宜超过50℃，以免水垢的迅 速生成。 空气：在缺乏水资源的地方可采用空气冷 却，其主要缺点是给热系数低，需要的传 热面积大。
低温冷却剂
有些化工生产过程采用一般冷却方法难以达到， 必须采用特殊的制冷装置进行人工制冷。
➢有机载热体
1、利用某些有机物常压沸点高、熔点低、热稳 定性好等特点可提供高温的热源。它的突出优点 是能在较低的压力下得到较高的加热温度。
2、当加热温度在250℃时，可采用液体联苯混 合物加热，可有三种加热方案：自然循环加热法、 强制循环加热法、夹套浴热法。
3、当加热温度超过250℃时，可采用联苯混合 物的蒸汽加热，根据其冷凝液回流方法的不同， 也可分为自然循环与强制循环。
显示仪表直接接受检测仪表、变送器或 传感器送来的信号，经测量电路和显示 装置，对被测变量予以指示、记录，以 字、符、数、图象显示。
适用于液相均相反应、气 液反应、液液反应、液固反应、 气液固三相反应。
釜式反应器的壳体结构
壳体结构包括筒 体、底、盖（或 称封头）、手孔 或人孔、视镜及 各种工艺接管口 等。
壳体的材质
•
壳体的材质主要为钢制反应釜、铸铁反应釜
及搪玻璃反应釜。
•
最常见的钢制反应釜的材料为Q235A（或
容器钢）。钢制反应釜的特点是制造工艺简单、
V0 V •
-- 装料系数
一般取0.6～0.8
二、传热装置
• 传热装置是用来加热或冷却反应物 料，使之符合工艺要求的温度条件的 设备。其结构形式主要有夹套式、蛇 管式、列管式、外部循环式等，也可 用直接火焰或电感加热。
传热装置
传热装置是用来加热或冷却反应物料， 使之符合工艺要求的温度条件的设备。 其结构型式主要有夹套式、蛇管式、列 管式、外部循环式等，也可用直接火焰 或电感加热。
➢电加热：是一种操作方便、热效率高、便 于实现自控和遥控的一种高温加热方法。有 电阻加热、感应电流加热、短路电流加热三 种类型。
➢烟道气加热：用煤气、天然气、石油加工 废气或燃料油等燃烧时产生的高温烟道气作 热源加热设备，可用于300℃以上的高温加 热。缺点是热效率低，给热系数小，温度不 易控制。可用于300℃以上的高温加热。
一般多采用直接冷却方式，即利用制冷剂的蒸 发直接冷却冷间内的空气，或直接冷却被冷却 物体。制冷剂一般有液氨、液氮等。成本较高。
有些情况下则采用间接冷却方式，即被冷却对 象的热量是通过中间介质传送给在蒸发器中蒸 发的制冷剂。中间介质起传送和分配冷量的媒 介作用，称为载冷剂。常用的载冷剂有三类， 即水、盐水及有机物载冷剂。
搅拌釜的各种换热形式
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。夹套的高 度取决于传热面积，而传热面积由工艺要 求确定。夹套高度一般应高于料液的高度， 应比釜内液面高出50－100mm左右，以 保证传热。
夹套内通蒸汽时，其蒸汽压力一般不超过0.6MPa。 当反应器的直径大或者加热蒸汽压力较高时，夹套必 须采取加强措施。分支撑短管加强的“蜂窝夹套”， 冲压式蜂窝夹套，角钢焊在釜的外壁上夹套。
列管式
对于大型反应釜，需高速传热时， 可在釜内安装列管式换热器。
外部循环式
当反应器的夹套和蛇管 传热面积仍不能满足工艺 要求，或由于工艺的特殊 要求无法在反应器内安装 蛇管而夹套的传热面积又 不能满足工艺要求时，可 以通过泵将反应器内的料 液抽出，经过外部换热器 换热后再循环回反应器内。
冷、热源的选择
釜式反应器操作参数的检测与控制
釜式反应器的特点:
搅拌釜式反应器主要适用常压或低压、以液相 为主的反应。
釜式反应器操作参数：如温度、浓度、反应时 间等
温度的检测与控制是保证产品质量、降低成本、 确保安全生产的重要手段。
液体膨胀式温度计
酒精式
水银式
热电偶测量温度计
各种带有变送器的热电阻
常用温度显示仪表
度
• 大于100℃的碱性介质；温度大于180℃、浓度 大
• 于30%的磷酸；酸碱交替的反应过程；含氟离 子
• 的其他介质。 • ② 耐热性：允许在- 30～+240℃范围内使 • ③ 耐冲击性，耐冲击性较小。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第二节釜体及传热装置
一、釜体的尺寸
釜体的尺寸主要是确定它的容积、长径比和壁厚。 1、反应釜的容积
造价费用较低，维护检修方便，使用范围广泛，
因此，化工生产普遍采用。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。
•
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。
• 搪玻璃反应釜性能如下： • ① 耐腐蚀性 • 能耐大多数无机酸、有机酸、有机溶剂等介质 • 腐蚀。搪玻璃设备不宜用于下列介质的储存和 • 反应：任何浓度和温度的氢氟酸；PH＞12且温
第十八章 反应釜
釜式反应器，搅拌反应器
第一节 反应釜的总体结构
反应釜的结构, 主 要由釜体、搅拌装置、 轴封和换热装置四大 部分组成。
反应釜结构图
釜式反应器多设有搅拌装置 及传热装置。既可以用于间歇 （分批）也可以用于连续操作过 程，既可以用单釜亦可用多釜连 续操作。
反应釜是生产中广泛采用 的反应器。
高温热源的选择
一般的低压饱和水蒸汽加热时最高只能达到150160℃，需要更高温度时则需考虑高温热源的选择 问题。化工厂常用的高温热源有以下几种： ➢压力高的饱和水蒸汽 压力可达一至数MPa，来源有高压蒸汽锅炉、利 用反应热的废热锅炉或热电站的蒸汽透平。 缺点:需高压管道输送蒸汽，费用高，且远距离输 送时热损失大。 ➢高压汽水混合物 个别设备需高温加热时，较经济可行。可用于温度 为200-250℃的加热要求。
蛇管式
当工艺需要的传热面积大， 单靠夹套传热不能满足要求时， 或者是反应器内壁衬有橡胶、 瓷砖等非金属材料时，可采用 蛇管、插入套管、插入D形管 等传热。蛇管浸没在物料中， 热量损失少，且由于蛇管内传 热介质流速高，它的给热系数 比夹套大很多。对于含有固体 颗粒的物料及粘稠的物料,容 易引起物料堆积和挂料,影响 传热效果.
低温冷却剂
有些化工生产过程采用一般冷却方法难以达到， 必须采用特殊的制冷装置进行人工制冷。
➢有机载热体
1、利用某些有机物常压沸点高、熔点低、热稳 定性好等特点可提供高温的热源。它的突出优点 是能在较低的压力下得到较高的加热温度。
2、当加热温度在250℃时，可采用液体联苯混 合物加热，可有三种加热方案：自然循环加热法、 强制循环加热法、夹套浴热法。
3、当加热温度超过250℃时，可采用联苯混合 物的蒸汽加热，根据其冷凝液回流方法的不同， 也可分为自然循环与强制循环。
显示仪表直接接受检测仪表、变送器或 传感器送来的信号，经测量电路和显示 装置，对被测变量予以指示、记录，以 字、符、数、图象显示。
适用于液相均相反应、气 液反应、液液反应、液固反应、 气液固三相反应。
釜式反应器的壳体结构
壳体结构包括筒 体、底、盖（或 称封头）、手孔 或人孔、视镜及 各种工艺接管口 等。
壳体的材质
•
壳体的材质主要为钢制反应釜、铸铁反应釜
及搪玻璃反应釜。
•
最常见的钢制反应釜的材料为Q235A（或
容器钢）。钢制反应釜的特点是制造工艺简单、
V0 V •
-- 装料系数
一般取0.6～0.8
二、传热装置
• 传热装置是用来加热或冷却反应物 料，使之符合工艺要求的温度条件的 设备。其结构形式主要有夹套式、蛇 管式、列管式、外部循环式等，也可 用直接火焰或电感加热。
传热装置
传热装置是用来加热或冷却反应物料， 使之符合工艺要求的温度条件的设备。 其结构型式主要有夹套式、蛇管式、列 管式、外部循环式等，也可用直接火焰 或电感加热。
➢电加热：是一种操作方便、热效率高、便 于实现自控和遥控的一种高温加热方法。有 电阻加热、感应电流加热、短路电流加热三 种类型。
➢烟道气加热：用煤气、天然气、石油加工 废气或燃料油等燃烧时产生的高温烟道气作 热源加热设备，可用于300℃以上的高温加 热。缺点是热效率低，给热系数小，温度不 易控制。可用于300℃以上的高温加热。
一般多采用直接冷却方式，即利用制冷剂的蒸 发直接冷却冷间内的空气，或直接冷却被冷却 物体。制冷剂一般有液氨、液氮等。成本较高。
有些情况下则采用间接冷却方式，即被冷却对 象的热量是通过中间介质传送给在蒸发器中蒸 发的制冷剂。中间介质起传送和分配冷量的媒 介作用，称为载冷剂。常用的载冷剂有三类， 即水、盐水及有机物载冷剂。
搅拌釜的各种换热形式
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。夹套的高 度取决于传热面积，而传热面积由工艺要 求确定。夹套高度一般应高于料液的高度， 应比釜内液面高出50－100mm左右，以 保证传热。
夹套内通蒸汽时，其蒸汽压力一般不超过0.6MPa。 当反应器的直径大或者加热蒸汽压力较高时，夹套必 须采取加强措施。分支撑短管加强的“蜂窝夹套”， 冲压式蜂窝夹套，角钢焊在釜的外壁上夹套。
列管式
对于大型反应釜，需高速传热时， 可在釜内安装列管式换热器。
外部循环式
当反应器的夹套和蛇管 传热面积仍不能满足工艺 要求，或由于工艺的特殊 要求无法在反应器内安装 蛇管而夹套的传热面积又 不能满足工艺要求时，可 以通过泵将反应器内的料 液抽出，经过外部换热器 换热后再循环回反应器内。
冷、热源的选择
釜式反应器操作参数的检测与控制
釜式反应器的特点:
搅拌釜式反应器主要适用常压或低压、以液相 为主的反应。
釜式反应器操作参数：如温度、浓度、反应时 间等
温度的检测与控制是保证产品质量、降低成本、 确保安全生产的重要手段。
液体膨胀式温度计
酒精式
水银式
热电偶测量温度计
各种带有变送器的热电阻
常用温度显示仪表
度
• 大于100℃的碱性介质；温度大于180℃、浓度 大
• 于30%的磷酸；酸碱交替的反应过程；含氟离 子
• 的其他介质。 • ② 耐热性：允许在- 30～+240℃范围内使 • ③ 耐冲击性，耐冲击性较小。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第二节釜体及传热装置
一、釜体的尺寸
釜体的尺寸主要是确定它的容积、长径比和壁厚。 1、反应釜的容积
造价费用较低，维护检修方便，使用范围广泛，
因此，化工生产普遍采用。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。
•
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。
• 搪玻璃反应釜性能如下： • ① 耐腐蚀性 • 能耐大多数无机酸、有机酸、有机溶剂等介质 • 腐蚀。搪玻璃设备不宜用于下列介质的储存和 • 反应：任何浓度和温度的氢氟酸；PH＞12且温
第十八章 反应釜
釜式反应器，搅拌反应器
第一节 反应釜的总体结构
反应釜的结构, 主 要由釜体、搅拌装置、 轴封和换热装置四大 部分组成。
反应釜结构图
釜式反应器多设有搅拌装置 及传热装置。既可以用于间歇 （分批）也可以用于连续操作过 程，既可以用单釜亦可用多釜连 续操作。
反应釜是生产中广泛采用 的反应器。
高温热源的选择
一般的低压饱和水蒸汽加热时最高只能达到150160℃，需要更高温度时则需考虑高温热源的选择 问题。化工厂常用的高温热源有以下几种： ➢压力高的饱和水蒸汽 压力可达一至数MPa，来源有高压蒸汽锅炉、利 用反应热的废热锅炉或热电站的蒸汽透平。 缺点:需高压管道输送蒸汽，费用高，且远距离输 送时热损失大。 ➢高压汽水混合物 个别设备需高温加热时，较经济可行。可用于温度 为200-250℃的加热要求。
蛇管式
当工艺需要的传热面积大， 单靠夹套传热不能满足要求时， 或者是反应器内壁衬有橡胶、 瓷砖等非金属材料时，可采用 蛇管、插入套管、插入D形管 等传热。蛇管浸没在物料中， 热量损失少，且由于蛇管内传 热介质流速高，它的给热系数 比夹套大很多。对于含有固体 颗粒的物料及粘稠的物料,容 易引起物料堆积和挂料,影响 传热效果.