化学反应工程6.3搅拌反应器传热

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。
➢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。
个别设备需高温加热时，较经济可行。可用于温度为200250℃的加热要求。
➢有机载热体
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。
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。
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。
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.
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。
釜式反应器的传热
换热装置
换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。
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。
回流冷凝式:反应在沸腾下进行或蒸发量大的场合。
冷、热源的选择
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。
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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150-160℃，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
➢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。
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。