第五章_反应设备的使用与维护

机械密封是一种功耗小、泄漏率低、密封性 能可靠、使用寿命长的转轴密封，被广泛地应用 于各个技术领域。与填料密封相比，机械密封的 泄漏率大约为填料密封的百分之一。机械密封在 运转时，除了装在轴上的浮动环由于磨损需作轴 向移动补偿外，安装在浮动环上的辅助密封则随 浮动环沿轴表面作微小的轴向移动，故轴或轴套 被磨损是微不足道的。因而可免去轴或轴套的维 修。由于机械密封有很多优点，因此，在搅拌设 备上已被大量采用。
4、换热装置 换热装置是用来加热和冷却反应物料，
使之符合工艺要求的温度条件的设备。 各种换热装置的选择主要决定传热表面
是否易被污染而需要清洗、所需传热面积 的大小、传热介质的泄漏可能造成的后果 以及传热介质的温度和压力等因素。
二、管式反应器 管式反应器主要用于气相、液相、气-液
相连续反应过程，由单根（直管或盘管） 连续或多根平行排列的管子组成，一般设 有套管或壳管式换热装置。
优点：容积小、比表面大、返混少、反应混 合物连续性变化、易于控制；
缺点：反应速度较慢时，则所需管子长，压 降较大。
单管式反应器是最简单的一种反应器，因其 传热面积较小，一般仅适用于热效应较大 的均相反应过程。
多管式反应器的反应管内还可填固体颗粒， 以提高流体湍动或促进非均一流体相的良 好接触，并可用来储存热量以更好地控制 反应器的温度。适用于气-固、液-固非均 相催化反应过程。
涡轮搅拌器由一个或数个装置在直轴上的 涡轮所构成。最适用于大的连续搅拌操作， 除稠厚的浆糊物料外，几乎可应用于任何 情况。缺点是生产成本较高。
3、密封装置 静止的搅拌釜封头和转运的搅拌轴之间设
有搅拌轴密封装置，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。
填料密封的 结构大体上 如图所示， 它是由衬套、 填料箱体、 填料环、压 盖、压紧螺 栓等组成。
手孔、视镜及各种工艺接管口等。
① 筒体为圆筒形。
② 底、盖常用的形状有平面、碟形、椭圆形 和球形封头。
③ 手孔或人孔是为了检查设备内部空间以及 安装拆卸设备内部构件而设置的。
④ 釜式反应器的视镜主要是为了观察设备内 部的物料反应情况。
⑤ 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。
பைடு நூலகம்
2、搅拌器 搅拌器是釜式反应器最重要部件，其作用是加
2. 能及时有效地输入或输出热量，维持系统的热量 平衡，使反应过程在适宜的温度下进行。
3. 有足够的机械强度和抗腐蚀能力，满足反应过程 对压力的要求，保证设备经久耐用，生产安全可 靠。
4. 制造容易，安装、检修方便，操作调节灵活，生 产周期长。
二、反应设备的类型
第二节 反应器的结构及特点
一、釜式反应器（槽式反应器） 优点：适用的温度和压力范围宽、适应性强、
夹套换热装置：当吸收或反应过程热效应不 大时，可采用此装置。
换热蛇管或塔外换热装置：当反应热效应较 大时可采用此装置。
优点：结构简单、运行可靠、易于实现大型 化、适宜于加压操作、在采取防腐措施 （如衬橡胶、瓷砖、搪瓷等）后可以处理 腐蚀性介质。
第五章 反应设备的使用与维护
第一节 反应设备的工作过程及类型 第二节 反应器的结构及特点 第三节 反应设备的使用及维护
第一节 反应设备的工作过程及类型
定义：用于完成化学反应的设备称为反应设 备（也称反应器）。
一、反应设备的工作过程及作用
炼油、化工生产过程中，在反应器中进行的不 仅仅是单纯的化学反应过程，同时还存在着流体 流动、物料传热、传质等物理传递过程 。
框式搅拌器在水平桨之外增设垂直桨叶， 形成一个框，可较好地搅拌液体。
锚式搅拌器由铸铁制成， 形状如锚，转动时几乎触 及釜体的内壁，可及时刮 除壁面沉积物，有利于传 热。此种搅拌器适用于粘 稠物料的搅拌。
旋桨式搅拌器用2～3片推进 式桨叶装于转轴上而成。具有 结构简单、制造方便、可在较 小的功率下得到高速旋转的优 点，但搅拌较高粘度液体时， 搅拌效率不高。
强物料的均匀混合，强化釜内的传热和传质 过程。
常用搅拌器有桨式、框式、锚式、旋桨式、涡 轮式和螺带式等。桨式、框式和锚式搅拌器 均属于低速搅拌器，具有结构简单、制造方 便的特点。
❖桨式
弯叶开启涡轮 折叶开启涡轮 推进式
❖平直叶圆盘 框式
锚式 涡轮螺带式
螺杆式
桨式搅拌器由钢条制 成，一端为平轭形，是 搅拌器中结构最简单的 一种。因桨叶水平装设， 故可造成水平液流，一 般仅适用于不需要剧烈 混合的过程。
双 端 面 机 械 密 封 的 具 体 结 构
机械密封的原理是：当轴旋转时，设置在垂直于 转轴的两个密封面（其中一个安装在轴上随轴转 动，另一个安装在静止的机壳上），通过弹簧力 的作用，始终使它们保持接触，并作相对运动， 使泄漏不致发生。机械密封常因轴的尺寸和使用 压力增加而使结构趋于复杂。在机械密封中，由 于运转时密封环须作相对运动，因而产生磨损和 热，为了使密封得到润滑和冷却必须使冷却润滑 液在密封腔中不断循环。
反应器的工作过程就是以化学动力学为基础的 反应过程和以热量传递、质量传递、动量传递为 基本内容的传递过程同时进行、相互作用、相互 影响的复杂过程。
一个设计合理、性能良好的反应器，应能满足如下 几方面的要求：
1. 满足化学动力学和传递过程的要求，做到反应速 度快、选择性好、转化率高、目的产品多、副产 物少。
单管式反应器
三、鼓泡塔反应器 气体以鼓泡形式通过液层进行化学反应
的塔式反应器，称为鼓泡塔反应器。它广 泛用于气-液相反应过程。
鼓泡塔反应器的基本结构是内盛液体的 空心圆筒，底部装有气体分布器，壳外装 有夹套或其他型式换热器或设有扩大段、 液滴捕集器等。
水平多孔隔板：提高气体分散程度和减少液 体轴向循环。
操作弹性大、连续操作时温度浓度容易控 制、产品质量均一。 缺点：用在较高转化率工艺要求时，需要较 大容积。
适用范围：通常在操作条件比较缓和的情 况下操作，如常压、温度较低且低于物料 沸点时，应用此类反应器最为普遍。
基本结构： 壳体 搅拌器 密封装置 换热装置
1、壳体 结构包括：筒体、底、盖（封头）、人孔或