釜式反应器的传热换热装置
化工总控工中级化工基础知识模拟题2019年(13)_真题-无答案
化工总控工中级（化工基础知识）模拟题2019年(13)(总分150,考试时间120分钟)选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。
1. 低温下常用的载热介质是( )。
A. 加压水B. 导生液C. 熔盐D. 烟道气2. 釜式反应器的换热方式有夹套式、蛇管式、回流冷凝式和( )。
A. 列管式B. 间壁式C. 外循环式D. 直接式3. 化工生产过程按其操作方法可分为间歇、连续、半间歇操作。
其中属于稳定操作的是( )。
A. 间歇操作B. 连续操作C. 半间歇操作D. 以上都不是4. 搅拌反应器中的夹套是对罐体内的介质进行( )的装置。
A. 加热B. 冷却C. 加热或冷却D. 保温5. 气固相催化反应器分为固定床反应器、( )反应器。
A. 流化床B. 移动床C. 间歇D. 连续6. 关于流化床最大流化速度描述正确的是：( )。
A. 流化床达到最大流速时，流体与颗粒的摩擦力等于固体的应力B. 流体最大流化速度小于固体的沉降速度C. 固体的重力大于流体与颗粒的摩擦力与浮力之和D. 最大流化速度等于固体颗粒的沉降速度7. 化工生产中常用的“三酸二碱”是指( )。
A. 硫酸、盐酸、硝酸和氢氧化钠、氢氧化钾B. 硫酸、盐酸、磷酸和氢氧化钠、氢氧化钾C. 硫酸、盐酸、硝酸和氢氧化钠、碳酸钠D. 硫酸、盐酸、磷酸和氢氧化钾、碳酸钾8. 进料与出料连续不断地流过生产装置，进、出物料量相等。
此生产方式为( )。
A. 间歇式B. 连续式C. 半间歇式D. 不确定9. 对于R+2S＝＝P+Q反应，原料2molR、3molS，生成了1molP与1molQ，则对于R的转化率为( )。
A. 40．00％B. 50．00％C. 66．70％D. 100％10. 化工生产过程的基本任务不包括的是( )。
A. 研究产品生产的基本过程和反应原理B. 研究化工生产的工艺流程和最佳工艺条件C. 研究主要设备的结构、工作原理及强化方法D. 研究安全与环保11. 反应温度过高对化工生产造成的不良影响可能是( )。
釜式反应器的结构组成
釜式反应器的结构组成釜式反应器主要由釜体、传热装置、搅拌装置、传动装置、轴封装置及各种工艺接管组成。
1、釜体釜体提供反应所需空间。
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球形；而在常压操作时，上、下封头可做成平盖。
为了放料方便，下底也可做成锥型。
2、传热装置传热装置，作用是满足反应所需温度，其种类多种多样。
（一）夹套传热夹套是指在容器壁外面加上的一个外套。
可通过加入热介质如蒸气、热水或热油等来加热容器内(或管道内)物料，也可通入冷却介质如冷却水或其他冷却流体来冷却容器内(或管道内)的物料。
（二）蛇管传热适用于传热面积大，单靠夹套传热面积不能满足要求的反应釜，或者反应器内衬有橡胶的反应釜。
（三）列管传热对于大型反应釜，需高速传热时，可在釜内安装列管换热器。
其具有换热面积大，传热效果好，结构简单，操作弹性大的优点。
（四）外部循环式传热当夹套和蛇管传热面积不能满足工艺要求，或者无法在反应器内安装蛇管、夹套，而传热面积不能满足工艺要求时，可以通过泵将反应器内的料液抽出，经外部换热器换热后再循环回反应器中。
（五）回流冷凝式传热将反应器内产生的蒸汽通过外部冷凝器加以冷凝，冷凝液返回反应器中。
3、搅拌装置包括搅拌器、搅拌轴等。
搅拌器：推动静止的液料运动，维持搅拌过程所需的流体流动状态，以达到搅拌的目的。
搅拌器的种类有很多，下图为常见的搅拌器样式。
搅拌装置的选型1、按物料粘度选型（1）对于低粘度液体，应选用小直径、高转速搅拌器，如推进式、涡轮式；（2）对于高粘度液体，就选用大直径、低转速搅拌器，如锚式、框式和桨式。
2、按搅拌目的选型（1）对低粘度均相液体混合，主要考虑循环流量，各种搅拌器的循环流量按从大到小顺序排列：推进式、涡轮式、桨式。
（2）对于非均相液-液分散过程，首先考虑剪切作用，同时要求有较大的循环流量，各种搅拌器的剪切作用按从大到小的顺序排列：涡轮式、推进式、桨式。
化学反应工程第2讲 釜式反应器资料
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• 搅拌器是实现搅拌操作的主要部件，其主 要的组成部分是叶轮，它随旋转轴运动将 机械能施加给液体，并促使液体运动。
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1、式搅拌器主要用于流体的循环， 不能用于气液分散操作。 2、折叶式比平直叶式功耗少，操 作费用低，故折叶桨使用较多。
桨式搅拌器常用参数（表8-5）
推进式搅拌器
推进式搅拌器常用参数（表8-6）
推进式搅拌器的特点
轴向流搅拌器
循环量大，搅拌功率小
常用于低粘流体的搅拌 结构简单、制造方便
搅拌器的常见种类及其应用
• 5、锚式搅拌器 • 锚式搅拌器顾名思义，叶片形状与船 舶的锚极为相似。锚式搅拌器的叶片尺寸 与搅拌槽尺寸相近，两者在组合后只留有 极小的间隙，这样锚式搅拌器的叶片在旋 转时能清除搅拌槽内壁上的反应物，维持 搅拌器的搅拌效果。 • 锚式搅拌器可用于搅拌粘度较高的物料。
6、螺带式搅拌器 • 螺带式搅拌器的叶片为螺带状，螺带的数 量为两到三根，被安装在搅拌器中央的螺 杆上，螺带式搅拌器的螺距决定了螺带的 外径。螺带式搅拌器通常是在层流状态下 操作。 • 适用于粘稠度高的液体和拟塑性的流体混 合。
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• 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。
国开化学反应过程及设备复习资料
化学反应过程及设备复习资料一选择题1. 关于釜式反应器的种类特点与应用，描述错误的是（D）A 釜式反应器的结构简单，加工方便，传质效率高，温度分布均匀且操作灵活B 釜式反应器按操作方式分为间歇式半连续式和连续式C 釜式反应器按材质分为钢制铸铁及搪玻璃反应釜D 釜式反应器适用于液液均相反应，但不可用于非均相反应2. 关于釜式反应器的基本结构及其作用描述错误的是（B）A釜式反应器主要由壳体，搅拌装置，轴封和换热装置四大部分组成B 釜底常用的形状有平面形蝶形椭圆形和球形，其中平面形多用于高压反应C 搅拌装置根本目的是加强反应釜内物料的均匀混合，以强化传质和传热D 轴封是用来防止釜的主体与搅拌轴之间的泄露，主要有填料密封和机械密封3. 关于理想置换和理想混合流动模型的特征描述错误的是（D）A理想置换流动模型也称作平推流模型活活塞流模型B 理想置换流动模型沿着流向，物料的参数变化，垂直于流向的截面参数相同C 理想混合流动模型也称作全混流模型D 理想混合流动模型中混合均匀，所以所有物料的停留时间一致。
4. 关于返混及工程中降低返混的措施描述错误的是（D）A 返混是指不同时刻进入反应器的物料之间的混合，是逆向的混合B 间歇操作反应器中不存在返混C 理想置换反应器中不存在返混D 降低返混程度的主要措施有横向分割和纵向分割，其中重要的是纵向分割。
5. 关于反应速率描述和表示方法错误的是（B）A 化学反应速率是指某一物资在单位时间单位反应区域内的反应量B 反应区域是指反应器体积C 在反应速率钱赋予负号，表示该物质为消耗速率D 在反应速率前取正号，表示该物质的生成速率6. 关于化学动力学方程描述错误的是（A）A 反应分子数与反应级数相等B 定量描述反应速率与影响反应速率因素之间的关系式称为化学反应动力学方程C 影响反应速率的因素有反应温度组成压力溶剂性质催化剂性质等D 对于绝大多数的反应，主要的影响因素是反应物的浓度和反应温度7. 关于复杂反应及其类型说法错误的是（D）A复杂反应是通过多步骤反应完成的B连串反应的选择性随反应转化率的增大而下降C 复杂反应的基本反应类型有平行反应和连串反应D 复杂反应只有平行反应和连串反应8. 关于搅拌器作用类型和选型原则说法错误的是（A）A搅拌器只能够使得均相液体混合B 通过搅拌器搅拌可加强釜式反应器内物料的均匀混合，以强化传质和传热C 工业上较为常用的搅拌器类型有桨式搅拌器涡轮搅拌器和推进式搅拌器D 搅拌器的选型主要根据物料性质搅拌目的以及各种搅拌的性能特征来进行9. 关于搅拌釜式反应器的传热装置说法错误的是（D）A在传热夹套装设螺旋导流板可提高传热效果B 列管式反应器的主要特点是传热面积大，可提高传热速度C 常用的蛇管式反应器有水平式蛇管和直立式蛇管D 沸腾温度下进行反应时应选择外部循环式换热器10. 关于反应器高温热源的说法错误的是（A）A低压饱和水蒸气加热时温度最高只能达到100度B 利用某些有机物常压沸点高熔点低热稳定好等特点提供高温热源C 反应温度在300度以上可以用熔盐做热载体D 电加热法可以分为电阻加热法感应电流加热法和短路电流加热11. 关于反应器低温冷源的说法错误的是（A）A空气不可以作为低温冷源B 传送和分配冷量的媒介成为载冷剂C 常用的有机载冷剂有3类，即水盐水及有机载冷剂D 有机载冷剂适用于比较低的温度12. 关于气固相催化反应器的类型及选择说法错误的是（A）A 气固相催化反应器只有固定床反应器和流化床反应器B 气固相催化反应器主要有固定床反应器和流化床反应器C 固定床适用于气固相反应D 流化床适用于气固相反应13. 关于固定床反应器的类型和特点说法错误的是（D）A固定床主要分为绝热式和换热式两种B 催化剂不易磨损可长期使用C固定床反应器可用于高温高压反应D 固定床适合使用细小的催化剂14. 关于固定床反应器的特点说法错误的是（C）A绝热式固定床与外界无热量交换B 单段绝热式固定床结构简单，维护方便C 换热式固定床可分为列管式和对外换热式D 换热式固定床利用换热介质来移走或供给热量15. 关于流化床反应器的特点说法错误的是（D）A物料的流动更接近于理想混合流，返混较严重B 颗粒比较细小，有效系数高，可减少催化剂用量C 传热强度高，适宜于强吸热或放热反应D 适合高转化率的反应及催化剂层有温度分布的反应16. 关于流化床的基本结构及其作用说法错误的是（A）A流化床基本结构包括壳体气体分布装置内部构件及固体颗粒的加入和卸出装置B 气体分布装置是保证获得良好流化质量的关键C 反应器内部构件目的是使大气泡破碎，改善气固相的接触，减小返混，提高反应效果，其形式有挡网挡板和填料D 气固分离装置常由旋风分离器来完成，其作用是回收气体所夹带的细粒，并将其输送到床层中去17. 关于双器流化床描述错误的是（B）A适用于催化剂使用寿命较短且易再生的气固相催化反应B 适用于催化剂使用寿命较长且不易再生的气固相催化反应C 双器流化床适用于催化剂寿命较短的情况D 双器流化床适用于催化剂易再生的情况18. 关于催化剂的定义描述以及基本特征说法错误的是（D）A催化剂是一种能够改变化学反应速率而不改变反应热力学平衡位置，且自身不被明显消耗的物质B 催化剂能加快化学反应速率C 催化剂对反应具有选择性D催化剂能改变化学反应的速率和化学平衡位置19. 有关固体催化剂的组成及各自功能描述错误的是（A）A 所有的催化剂均由活性成分抑制剂和载体组成B 主催化剂是催化剂的主要活性组分，起催化作用的根本性物质C 助催化剂具有提高活性组分活性和选择性，改善催化剂耐热性，抗毒性，提高机械强度和寿命的作用D 载体可提高催化剂的耐热性和机械强度20. 有关工业固体催化剂的制备方法描述错误的是（C）A 沉淀法广泛用于制备高含量的非贵金属金属氧化物金属催化剂或催化剂载体B 浸渍法是负载型催化剂最常用的制备方法C 离子交换法中离子交换反应不可逆D 熔融法制备催化剂需要在高温下进行21.关于催化剂失活的原因说法错误的是（A）A 催化剂表面污染不会导致失活B 催化剂强吸附毒物常造成永久中毒从而失活C 催化剂烧结是由高温引起催化剂结构的变化过程，导致其失活D催化剂导热性能不好货空隙过细会造成积碳使得催化剂失活22. 关于固定床催化反应器dv da ds 物理参数描述错误的是（D）A体积当量直径dv即采用体积相同的球形颗粒直径来表示非球形颗粒直径B 面积当量直径da即采用外表面积相同的球形颗粒直径来表示非球形颗粒直径C 比表面积当量直径ds即采用比表面积相同的球形颗粒直径来表示非球形颗粒直径D 在固定床的流体力学研究中，非球形颗粒的直径常常采用面积相当直径23. 关于固定床床层空隙率的描述，影响因素说法错误的是（B）A床层空隙率的大小与的影响因素有颗粒形状，颗粒的粒度分布，颗粒表面的粗糙度，填充方式，颗粒直径与容器直径之比等B 紧密填充固定床的床层空隙率高于疏松填充固定床C 紧密填充固定床的床层空隙率低于疏松填充固定床D 固定床中同一截面上近壁处空隙大，而中心空隙率较小24. 关于催化剂有效系数说法错误的是（B）A 催化剂有效系数为实际反应速率与内扩散影响的反应速率之比B 当催化剂有效系数大于1时，反应过程为内扩散控制C 当催化剂有效系数小于1时，反应过程为内扩散控制D 当催化剂有效系数约等于1时，反应过程为动力学控制25. 关于固定床反应器中的传热过程描述错误的是（D）A 反应热由催化剂的内部向外表面扩散B 反应热由催化剂外表面向流体主体传递C 反应热少部分由反应后的流体沿轴带走D传热过程只发生热传导与热对流26. 关于气体通过固体颗粒床层的三个阶段的描述错误的是（D）A 固体床阶段---气体通过床层的压力降随气速的增加而增大B 流化床阶段---气体通过床层的压力降不随气速改变而改变C 稀相输送床阶段---气流中颗粒浓度降低，由浓相变成稀相，压力降变小D 临界流化床阶段---固体颗粒刚好悬浮流体中27. 关于流化床反应器中气体分布板的作用说法错误的是（A）A起支撑作用B 均匀分布气流C 使得流化床有一个良好的起始流态化状态D 操作过程中不易被堵塞和腐蚀28. 关于催化剂，错误的是（D）A催化剂的贮藏要求防潮防污染B 运输过程中所产生的碎末细粉会增加床层阻力C 催化剂在装填前需要过筛D 对催化剂的包装没有特殊要求二填空题1．一个典型的化工生产过程大致由原料的预处理、化学反应、产物的分离三部分组成。
(三)釜式反应器的设计1、釜式反应器设计的系列化国家已有K型和F型
（三）釜式反应器的设计1、釜式反应器设计的系列化国家已有Ｋ型和Ｆ型反应釜系列Ｋ型釜：形状上呈“矮胖型”，长径比较小Ｆ型釜：长径比较大，较瘦长材质：碳钢、不锈钢和搪瓷等规格：高压、真空反应釜常减压和低压常压反应釜传热面积和搅拌形式都有规定，在选型时，不符，可与厂家协商进行修改。
若没有合用的型号，可自行设计。
２、釜式反应器设计的工作内容（１）确定釜的操作方式（间歇与连续）（２）汇总设计基础数据：包括物料流量，反应时间，操作压力，操作温度，投料比，转化率，收率，物料的物性数据等（３）计算釜的体积（计算方法见下）（４）确定台数和连接方式（串联与并联）（５）确定釜的直径与筒体高度（长径比取1～3)（６）确定釜的传热装置的型式与换热面积（７）选择釜的搅拌器（如浆式、框式、锚式等）3、釜式反应器体积的计算(1)连续釜 V r= Q0τ（四）固定床催化反应器的设计１、固定床催化反应器的类型 AfAf A Af Af A R C C R x C -==00ττ或２、固定床催化反应器催化剂用量的确定(1)空速法乙烯直接氧化制环氧乙烷所用的反应器是外部换热式固定床催话反应器 测得空速为5000m3(STP)/(m3cat.h)，要求所设计的反应器进口气体流量为8900m3(STP)/h ，求反应器的催化剂堆体积。
解：由空速计算式得(2)模型法绝热式固定床反应器的催化剂用量用下列联立模型方程可求解催化剂堆体积固定床自热式多段绝热式非原料气泠激式原料气泠激式中间间接换热式外热式 单段绝热式 催化剂床层体积原料气体的体积流量空速=378.150008900m ===空速原料气体的体积流量催化剂堆体积)(),(10000A A A A A x x A A r x x T T T x f R dx R F V A f A -+===⎰λ（五）流化床反应器的设计1、流化床反应器的构造（1）流化床直径D（2）扩大段直径D ′（3）浓相段高度H 1（4）稀相段高度H 2（5）扩大段高度H 32、流化床反应器主要尺寸的确定1）流化床直径D式中D —流化床直径，m H 1H 3H 2ptr A pt t r A C H y C F H F )()(00∆-≈∆-=λuVD π4=V —气体的体积流量，m 3/su —空床气速，即流化床的操作气速,m /s流化床的操作气速可根据生产或试验数据选取,常用的操作气速为0.2～1.0m/s ，也可用流化数来计算操作气速, 即 u = n u mf 。
应用化工技术专业《釜式反应器的传热装置》
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工程2 釜体与传热装置
➢搅拌反响釜体的主要局部是一圆柱形容器，其结构形式与传热方式有关。常 用的传热形式有两种：夹套式壁外传热结构和釜体蛇管传热结构,必要时也可 将夹套和蛇管联合使用。根据工艺要求，釜体上还需安装各种工艺接管。
➢搅拌反响釜体和传热装置设计的主要内容: ➢ 釜体的结构形式和各局部尺寸、传热形式和结构、各种工艺接管的安设等。
工程2 釜体与传热装置
各种换热装置的选择主要视传热外表是否易被污染而需要清洗，所需传热面积的大小，传热介质的泄 露可能造成的后果以及传热介质的温度和压力等因素决定。 一般在需要较大传热面积时，采用蛇管或列管式换热器；反响在沸腾下进行时，采用釜外回流 冷凝器取走热量；在需要较小传热面积，传热介质压力又较低的情况下，采用简单的夹套式换 热器比较适宜。
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釜体与传热装置
常见的传热形式
夹套式壁外传热结构
釜体蛇管传热结构
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内容总结
工程2 釜体与传热装置。在需要较小传热面积，传热介质压力又较低的情况下，采用简单的夹套式换热 器比较适宜。常用的传热形式有两种：夹套式壁外传热结构和釜体蛇管传热结构,必要时也可将夹套和蛇管 联合使用。根据工艺要求，釜体上还的安设等。釜体蛇管传热结构
2.1釜式反应器的结构与特点
1.
2.
3.
4.
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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：
化学反应工程习题与答案
题目：全混流连续操作反应器，反应器内温度、浓度处处均匀一致，故所有物料粒子在反应器内的停留时间相同。
正确答案：错题目：相同条件下，分别用下列反应器处理物料，比较反应器有效容积的大小。
①单段全混流反应器（V R1）②四个体积相同的全混流反应器串联（V R2）③两个体积相同的全混流反应器串联（V R3）④平推流反应器（V R4）则（V R4）＞（V R2）＞（V R3）＞（V R1）正确答案：错题目：设备放大，造成微元停留时间分布和返混程度改变，放大时反应结果恶化。
正确答案：对题目：生产能力是相同条件下，单位时间、单位反应器体积所能获得的（产物量），或完成相同生产任务，所需反应器的（体积）。
题目：化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有（釜式）反应器和（管式）反应器。
题目：釜式反应器的基本结构主要包括反应器（壳体）、（搅拌器）、（密封装置）和（换热装置）等。
题目：手孔或人孔的安设是为了检查（内部空间）以及安装和拆卸设备（内部构件）。
题目：釜式反应器中夹套式换热器适用于传热面积（较小），传热介质压力（较低）的情况。
题目：基元反应的级数即为化学反应式的（计量系数），对非基元反应的级数通过（实验）确定。
题目：单一反应利用（转化率）可以确定反应物转化量与产物生成量之间的关系。
题目：间歇反应，只要C ＡＯ相同，无论处理量多少，达一定（转化率）每批所需的（反应时间）相同。
题目：对同一反应在相同条件下，达到相同转化率，全混釜反应器所需有效体积（最大），平推流反应器所需有效体积（最小），多釜串联全混釜所需有效体积（介于其间）。
题目：一级不可逆反应，其反应速率方程为（－r A =kC A a ）,反应时间与转化率的关系为（kt )x 11ln(A =-）。
题目：复合反应动力学为由两个以上（化学反应计量式）或（动力学方程式）表示的化学反应过程。
题目：间歇釜式反应器有效体积不但与（反应时间）有关，还与（非生产时间）有关。
釜式反应器的结构.
视镜主要是为了观察设备内部的物料反应情况
几种反应釜底的形式
工艺接管口主要用于进、出物料及安装温度、压力的测定装置。 釜式反应器的所有人孔、手孔、视镜、安全阀和工艺接管口，除出料管口外，一律 都开在顶盖上。
换热装置南科院精细化工教研室釜式反应器的壳体结构釜式反应器壳体部分的结构包括筒体底盖或镜安全装置及各种工艺接管口等
1.2 釜式反应器结构
•1.2.1釜式反应器的基本 结构主要包括: • 反应器壳体 • 搅拌装置 • 密封装置 • 换热装置
南科院精细化工教研室
釜式反应器的结构
• 釜式反应器的壳体结构
POINT
03
自动化和 连续化
POINT
04
合理利用 热能
Байду номын сангаас
1.2.3 反应釜的特点与发展趋势
轴封
填料密封
机械密封
换热装置
夹套式
蛇管式
列管式
1.2.2 无泄漏磁力釜基本结构
釜体：釜身 釜盖 搅拌转子 传热构件 传动装置 安全与保护装置
釜中通过进行 化学反应
0 4
0 5
0 1
结构基本相同
1.2.3 反应釜的特点与发展趋势
POINT
01
大容积化.
POINT
02
双搅拌器 或 外加泵强制 循环
反应器一(绪论+釜式)
7、其它工艺接管:进料管、出料管、仪表接管
二、釜式反应器的搅拌装置
1、搅拌的目的
使物料混和均匀,强化传热和传质。
包括：（1）加快互溶液体的混合；
（2）使一种液体以液滴形式均匀分散于另一种不互溶的液体中；
（3）使气体以气泡的形式分散于液体中；
（4）使固体颗粒在液体中悬浮；
（5）加强冷、热液体之间的混合以及强化液体与器壁的传热。
②压力试验有两种，液压试验和气压试验。
致密性试验：
①符合下列情况时，容器应考虑进行致密性试验：
a.介质为易燃、易爆和极度危害或高度危害时；
b.对真空有较严格要求时；
如有泄漏将危及容器的安全性和正常操作者。
②致密性试验方法有：气密性试验、煤油渗漏试验和氨渗漏试验方法等
2、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。
C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、有机溶剂等介质的腐蚀。
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℃范围内使用
釜式反应器的壳体结构包括：
筒体、底、盖（或称封头）、手孔或人孔、视镜及各种工艺接管口等。
1、釜式反应器的筒体
作用：主要用来提供容积，是完成介质的物理、化学反应的容器。
釜式反应器的筒体皆制成圆筒形。
A筒体一般按外压容器考虑。
原因（1）、搅拌釜通常适用于低压或常压反应
（2）、筒体外夹套内通常通水蒸气作为热源
二、化学反应器的分类
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
化工设备使用与维护第三章测试
试题正文釜式反应器直径大时采用（）式换热装置。
选择一项：A.整体夹套B.蛇管C.半圆管夹套D.列管反馈釜式反应器一般常采用整体夹套式换热装置；反应器直径大时采用半圆管夹套式换热装置；需要较大传热面积时采用蛇管式、列管式换热装置；反应在沸腾下进行时采用外部循环式换热装置。
正确答案是：半圆管夹套试题2未作答满分1.00未标记标记试题试题正文聚乙烯的搅拌釜聚合系统开车操作要点是（）。
A.继续向釜内加入溶剂或单体，直到达正常料位为止，升温使釜温达到正常值B.在升温的过程中，当温度达到某一规定值时，向釜内加催化剂、单体、溶剂、分子量调节剂等,同时控制聚合温度、压力、聚合釜料位等工艺指示，使之达正常值。
C.向聚合釜中加入溶剂或液态聚合单体，当釜内液体淹没最低一层搅拌叶后启动聚合釜搅拌器D.通入氮气对聚合系统进行试漏、氮气置换，检查转动设备的润滑情况；投运冷却水、蒸汽、热水、氮气、润滑油、密封油等系统，投运仪表、电气、安全联锁系统反馈开车时，先通入氮气对聚合系统进行试漏、氮气置换。
然后检查转动设备的润滑情况，投运冷却水、蒸汽、热水、氮气、润滑油、密封油等系统，投运仪表、电气、安全联锁系统，向聚合釜中加入溶剂或液态聚合单体，当釜内液体淹没最低一层搅拌叶后启动聚合釜搅拌器，继续向釜内加入溶剂或单体，直到达正常料位为止，升温使釜温达到正常值，在升温的过程中，当温度达到某一规定值时，向釜内加催化剂、单体、溶剂、分子量调节剂等，同时控制聚合温度、压力、聚合釜料位等工艺指示，使之达正常值。
正确答案是：通入氮气对聚合系统进行试漏、氮气置换，检查转动设备的润滑情况；投运冷却水、蒸汽、热水、氮气、润滑油、密封油等系统，投运仪表、电气、安全联锁系统, 向聚合釜中加入溶剂或液态聚合单体，当釜内液体淹没最低一层搅拌叶后启动聚合釜搅拌器, 继续向釜内加入溶剂或单体，直到达正常料位为止，升温使釜温达到正常值, 在升温的过程中，当温度达到某一规定值时，向釜内加催化剂、单体、溶剂、分子量调节剂等,同时控制聚合温度、压力、聚合釜料位等工艺指示，使之达正常值。
化工设备习题
复习与思考题1.转化率的定义是什么？2.什么是反应速率？写出均相系统反应速率表示方式。
3.什么是化学动力学方程？怎样理解“反应级数表明浓度对反应速率的敏感程度”，“活化能表明温度对反应速率的敏感程度”？4.什么是本征动力学和宏观动力学？两者有何区别与联系？5.试说明反应热与活化能的区别与联系。
6.试写出间歇反应系统中，恒温恒容0级、1级、2级不可逆反应的积分式。
7.何谓变容过程？膨胀因子的定义及其物理意义是什么？8.什么是复杂反应？复杂反应通常可分为哪几种类型？9.简述气固相催化反应的宏观过程。
10.根据双膜理论简述气液相反应的宏观过程。
11.解释下列参数的物理意义：膜内转化系数γ、增强系数β、反应相内部总利用率η。
12.为什么要建立理想流动模型？它与实际流动状况有哪些区别？在处理过程中作了哪些简化？13.理想转换与理想混合流动模型各有什么特征？14.何谓返混？形成返混的原因有哪些？返混对反应过程有什么影响？工程中如何降低返混的程度？计算题1.有一反应，在间歇反应器中进行，经过8min后，反应物转化掉80%，经过18min后转化掉90%，求表达此反应的动力学方程式。
（n=2）2.在间歇反应器中进行等温二级反应A→B，反应速率方程式为：（－r A）＝0.01c A2mol/(L·s)，当c A0分别为1、5、10mol/L时，求反应至c A=0.01mol/L所需的反应时间。
（9900s、9980s、9990s）3.等温下在间歇反应器中进行一级不可逆液相分解反应A→B＋C，在5min内有50%的A分解，要达到分解率为75%，问需多少时间？若反应为二级，则需多少时间？（n=1时，τ=10min；n=2时，τ=15min）4.973K和294.3×103Pa恒压下发生反应C4H10→2C2H4＋H2。
反应开始时，系统中含C4H10为116kg，当反应完成50%时，丁烷分压以235.4×103Pa/s的速率发生变化，试求下列项次的变化速率：（1）乙烯分压；（2）H2的摩尔数；（3）丁烷的摩尔分率。
化学反应工程习题及答案
题目：等温等容条件下，间歇釜式反应器反应时间与平推流反应器空间时间的计算式相同，两者的生产能力相同。
正确答案：错题目：全混流连续操作反应器，反应器内温度、浓度处处均匀一致，故所有物料粒子在反应器内的停留时间相同。
正确答案：错题目：相同条件下，分别用下列反应器处理物料，比较反应器有效容积的大小。
①单段全混流反应器（V R1）②四个体积相同的全混流反应器串联（V R2）③两个体积相同的全混流反应器串联（V R3）④平推流反应器（V R4）则（V R4）＞（V R2）＞（V R3）＞（V R1）正确答案：错题目：设备放大，造成微元停留时间分布和返混程度改变，放大时反应结果恶化。
正确答案：对题目：理想流动模型是指平推流模型和全混流模型。
正确答案：对题目：均相反应器的型式主要为釜式、管式、塔式、固定床和流化床。
正确答案：错题目：复合反应中，反应物的转化率愈高，目的产物获得愈多。
题目：生产能力是相同条件下，单位时间、单位反应器体积所能获得的（产物量），或完成相同生产任务，所需反应器的（体积）。
题目：化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有（釜式）反应器和（管式）反应器。
题目：釜式反应器的基本结构主要包括反应器（壳体）、（搅拌器）、（密封装置）和（换热装置）等。
题目：手孔或人孔的安设是为了检查（内部空间）以及安装和拆卸设备（内部构件）。
题目：釜式反应器中夹套式换热器适用于传热面积（较小），传热介质压力（较低）的情况。
题目：基元反应的级数即为化学反应式的（计量系数），对非基元反应的级数通过（实验）确定。
题目：单一反应利用（转化率）可以确定反应物转化量与产物生成量之间的关系。
题目：间歇反应，只要C ＡＯ相同，无论处理量多少，达一定（转化率）每批所需的（反应时间）相同。
题目：对同一反应在相同条件下，达到相同转化率，全混釜反应器所需有效体积（最大），平推流反应器所需有效体积（最小），多釜串联全混釜所需有效体积（介于其间）。
技能认证化工总控工考试(习题卷64)
技能认证化工总控工考试(习题卷64)第1部分：单项选择题，共54题，每题只有一个正确答案,多选或少选均不得分。
1.[单选题]（ ）指无污染或低污染、低耗能、低噪音、生产过程符合环保要求的产品。
A)“环境标志产品”B)“环境商品产品”C)“环境过程产品”答案:A解析:2.[单选题]逆流操作的填料塔，当脱吸因数S>1时，且填料层为无限高时，气液两相平衡出现在A)塔顶B)塔底C)塔上部D)塔下部答案:B解析:3.[单选题]属于物理爆炸的是()A)爆胎B)氯酸钾C)硝基化合物D)面粉答案:A解析:4.[单选题]离心泵检修前泵内压力要求（）。
A)微正压B)常压C)负压D)不一定答案:B解析:5.[单选题]若电器仪器着火不宜选用()灭火。
A)1211灭火器B)泡沫灭火器C)二氧化碳灭器D)干粉灭火器答案:B解析:6.[单选题]待人热情是职业活动的需要，对此你认为（ ）A)要始终做到待人热情，关系到企业和个人形象答案:A解析:7.[单选题]哪种泵特别适用于输送腐蚀性强、易燃、易爆、剧毒、有放射性以及极为贵重的液体A)离心泵B)屏蔽泵C)液下泵D)耐腐蚀泵答案:B解析:8.[单选题]离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（ ）。
A)气缚现象B)汽蚀现象C)汽化现象D)气浮现象答案:A解析:9.[单选题]在装置开车前,联锁系统进行试验时,参加人员为( )。
A)工艺人员B)电气人员C)仪表人员D)工艺、仪表、电气人员答案:D解析:10.[单选题]适用于处理高粘度、易结垢或者有结晶析出的溶液的蒸发器( )。
A)中央央循环管式B)强制循环式、刮板式C)膜式D)刮板式、悬筐式答案:B解析:11.[单选题]精馏塔在全回流操作下（ ）。
A)塔顶产品量为零，塔底必须取出产品B)塔顶、塔底产品量为零，必须不断加料C)塔顶、塔底产品量及进料量均为零D)进料量与塔底产品量均为零，但必须从塔顶取出产品答案:C解析:12.[单选题]按照离心泵完好标准，轻石脑油返输用离心泵机械密封允许泄漏量( )。
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
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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。
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。
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。
A、水 B、导生油 C、熔盐 D、烟道气
反应器内壁衬有橡胶、瓷砖等非金属材料时，不宜采用夹套式换热。 含有固体颗粒的物料及粘稠的物料，不宜采用蛇管式换热器。
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 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。
练习
适用于粘稠物料的搅拌器是 ________。
A、框式
B、推进式
C、涡轮式
D、桨式
对低粘度均相液体混合，应优先选择____________搅拌器。 A、螺带式 B、涡轮式 C、桨式 D、推进式
对于气-液分散过程，应优先选择____________搅拌器。
A、锚式 B、涡轮式 C、桨式 D、推进式 为维持200℃的反应温度，工业生产上常用_______作载热体。
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。 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。
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MPa。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。