釜式反應(yīng)器教案

1、釜式反響器TankReactor釜式反響器的學(xué)習(xí)任務(wù)1、了解釜式反響器的根本構(gòu)造、特點(diǎn)及工業(yè)應(yīng)用。2、把握各類(lèi)釜式反響器的計(jì)算。3、了解釜式反響器的熱穩(wěn)定性。4、把握釜式反響器的操作技能。工程一 釜式反響器的構(gòu)造固、氣液固等多相反響過(guò)程。機(jī)械攪拌、氣流攪拌等裝置。在高徑比較大時(shí)，可用在器內(nèi)設(shè)置換熱面，也可通過(guò)外循環(huán)進(jìn)展換熱。的狀況下，如常壓、溫度較低且低于物料沸點(diǎn)時(shí)，釜式反響器的應(yīng)用最為普遍。 一、釜式反響器根本構(gòu)造置、傳動(dòng)裝置。殼體構(gòu)造：一般為碳鋼材料，筒體皆為圓筒型。釜式反響器殼體局部的構(gòu)造包括筒或稱(chēng)封頭、手孔或人孔、視鏡、安全裝置及各種工藝接收口等。平面形：適用于常壓或壓力不高時(shí)；碟 形

2、：應(yīng)用較廣。球 形：適用于高壓場(chǎng)合；橢圓形：應(yīng)用較廣。錐 形：適用于反響后物料需要分層處理的場(chǎng)合。視鏡:觀看設(shè)備內(nèi)部物料的反響狀況，也作液面指示用。二、釜式反響器的攪拌裝置器：包括旋轉(zhuǎn)的軸和裝在軸上的葉輪；攪拌器是實(shí)現(xiàn)攪拌操作的主要部件，其主要的組成局部是葉輪，它隨旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)將 機(jī)械能施加給液體，并促使液體運(yùn)動(dòng)。一攪拌器的類(lèi)型1、槳式攪拌器2080rmin。槳式攪拌器直徑取反響釜內(nèi)徑Di/32/3，槳葉不宜過(guò)長(zhǎng)，當(dāng)反響釜直徑很大時(shí)承受兩個(gè)或多個(gè)槳葉。溶解液，物料層很深時(shí)可在軸上裝置數(shù)排槳葉。2、渦輪式攪拌器葉和彎曲葉。渦輪攪拌器速度較大，300600rmin。徑向流。因此它適用于乳濁液、懸浮液

3、等。3、推動(dòng)式攪拌器流筒。Di1/41/3，300600rmin，攪拌器的材料常用鑄鐵和鑄鋼。4、框式和錨式攪拌器2/39/10，5070rmin?？蚴綌嚢杵髋c釜壁間隙較小，有利于傳熱過(guò)程的進(jìn)展，快速旋轉(zhuǎn)時(shí)，攪拌器葉片所性淤漿的攪拌。5、螺帶式攪拌器和螺桿式攪拌器50rmin，主要用于高教度液體的攪拌。二擋板和導(dǎo)流筒2-4度液體的錨式和框式攪拌器安裝擋板無(wú)意義。加強(qiáng)軸向流及提高混合效果。不同型式的攪拌器的導(dǎo)流筒安置方位不同。攪拌器的選型主要依據(jù)物料性質(zhì)、攪拌目的及各種攪拌器的性能特征來(lái)進(jìn)展。在工業(yè)上可根 據(jù)物料的性質(zhì)、要求的物料混合程度以及考慮能耗等因素選擇適宜的攪拌器。在一 般狀況下，對(duì)低粘

4、性均相液體混合，可選用任何形式的攪拌器；對(duì)非均相液體分散 選用渦輪式攪拌器，固液密度差較小時(shí)，選用槳式攪拌器；對(duì)于物料粘稠性很大的 液體混合，可選用錨式攪拌器。對(duì)需要更大攪拌強(qiáng)度或需使被攪拌液體作上、下翻 騰運(yùn)動(dòng)的狀況，可依據(jù)需要在反響器內(nèi)再裝設(shè)橫向或豎向擋板及導(dǎo)向筒等。按物料粘度選型對(duì)于低粘度液體，應(yīng)選用小直徑、高轉(zhuǎn)速攪拌器，如推動(dòng)式、渦輪式； 按攪拌目的選型小挨次排列：推動(dòng)式、渦輪式、槳式。各種攪拌器的剪切作用按從大到小的挨次排列：渦輪式、推動(dòng)式、槳式。三、釜式反響器的換熱裝置感加熱。一夾套式換熱器是套在反響器筒體外面能形成密封空間的容器，既簡(jiǎn)潔又便利。夾套的高度取決于傳熱面積，而傳熱面積

5、由工藝要求確定。夾套高度一般應(yīng)高于料液的高度，應(yīng)50100mm0.6MPa。當(dāng)反響器的直徑大或者加熱蒸汽壓力較高時(shí)，夾套必需實(shí)行加強(qiáng)措二蛇管式換熱器襯有橡膠、瓷磚等非金屬材料時(shí)，可承受蛇管、插入套管、插入 D 形管等傳熱。蛇管浸沒(méi)在物料中，熱量損失少，且由于蛇管內(nèi)傳熱介質(zhì)流速高，它的給熱系影響傳熱效果?？煞譃樗缴吖芎椭绷⑹缴吖芰泄苁綄?duì)于大型反響釜。需高速傳熱時(shí)，可在釜內(nèi)安裝列管式換熱器。適用于反響物料簡(jiǎn)潔在傳熱壁上D器的夾套和蛇管傳熱面積仍不能滿(mǎn)足工藝要求，或由于工藝的特別要求無(wú)法在反響器內(nèi)安裝蛇管而夾套的傳熱面積又不能滿(mǎn)足工藝要求時(shí)，可以通過(guò)泵將反響器內(nèi)的料液抽出，經(jīng)過(guò)外部換熱器換熱后再循

6、環(huán)回反響器內(nèi)。反響在沸騰下進(jìn)展或蒸發(fā)量四、釜式反響器的傳動(dòng)裝置及密封裝置一傳動(dòng)裝置。二密封裝置封和機(jī)械密兩種，還可用型密封膠密封。1、填料密封填料箱出箱體、填料、襯套(或油環(huán))、壓蓋和壓緊螺栓等零件組成。旋緊螺栓公軸的外表上，從而起到密封作用。填料箱密封構(gòu)造簡(jiǎn)潔，填料裝卸便利，但使用2、機(jī)械密封環(huán)上，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，彈簧座、彈簧、彈簧壓板、動(dòng)環(huán)等零件隨軸一起旋轉(zhuǎn)，而靜環(huán)則固定在座架上靜止不動(dòng)，動(dòng)環(huán)與靜環(huán)相接觸的環(huán)形密封端面阻擋了物料的泄漏。機(jī)械密封構(gòu)造較簡(jiǎn)單，但密封效果甚佳。Batch Reactor間歇釜式反響器的特征濃度處處相等，因而排解了物質(zhì)傳遞對(duì)反響的影響；23、物料同時(shí)參加并同時(shí)停頓反響

7、，全部物料具有一樣的反響時(shí)間。產(chǎn)品、制藥、染料、涂料生產(chǎn)。一、根本方程對(duì)整個(gè)反響器中 A 組分物料進(jìn)展衡算單位時(shí)間進(jìn)入單位時(shí)間流出 單位時(shí)間單位時(shí)間內(nèi)在反響器的物料反響器的物料 反響器內(nèi)物料A的量物料A的量A的累積量 00(-rAVR dtdnAnnAA0 ， n ndxAA0則 dt n dxAA(r )VARA二、反響時(shí)間的計(jì)算At n xAdxA00(r )VARnt=0AA0n -在 tAA-r -組分 A 在操作條件下的反響速率消逝速率Ax-在 tAAxA所需要的反響時(shí)間 t，適用于任何間歇反響過(guò)程，均相或多相，等速度常數(shù)隨溫度變化，而溫度又隨轉(zhuǎn)化率變化，則需聯(lián)解方程1、恒溫、恒容不

8、行逆時(shí)AtnAdxACAdxAVrR0AAr0 0At處理量無(wú)關(guān)，所以可用于直接放大。零級(jí)反響(r kAt CAAC1AxAA0rk00A一級(jí)反響 (rA)kCAkCA01x A111Ct k lnlnA01xkCAA二級(jí)反響 (rA) kC2A2 1x 2A0Adx xA1 11t CAAkC2 00(1xAA0)kCCAA0當(dāng)動(dòng)力學(xué)方程解析式相當(dāng)簡(jiǎn)單或不能做數(shù)值積分時(shí)，可用圖解法。HSO24rA其中速率常數(shù) A2400Kg0.5、0.6、A0解：計(jì)算反響時(shí)間x由于反響是二級(jí)反響，則t kCA0A1xAx=0.5t Ax=0.6t Ax=0.8t Ax=0.9t A2、非恒溫過(guò)程0.51.0

9、70.00410.50.61.070.00410.60.81.070.00410.80.91.070.00410.9 2.10h 3.17h8.5h19.0h對(duì)反響器內(nèi)物料進(jìn)展熱量衡算得KATWTVRrAHrmcdTtpt dt0，則T TH nrA0 xx0mctptAA0三、計(jì)算反響器的體積計(jì)算1、計(jì)算反響器體積VRVVRt t0式中：V m3/h。0t反響時(shí)間，ht 每批的非生產(chǎn)時(shí)間 ，h2、反響器體積V0.40.85則V VRR3、反響器的構(gòu)造尺寸反響器的實(shí)際體積包括圓筒局部和底封頭，計(jì)算時(shí)假設(shè)無(wú)視底封頭體積，則V 0.785D2HDH1h，反響器的裝填料系數(shù)0.75，0.8解：己二酸

10、相對(duì)分子量為 146，每小時(shí)己二酸的進(jìn)料量為：F24000.684kmol/hA024146處理物料的體積為：FVA00CAO0.684 0.004 171L / hAx=0.8t 8.5hA反響器有效體積為VVRt t8.511.63 m3工程三 抱負(fù)連續(xù)操作釜式反響器的計(jì)算器。它既可以單釜操作，也可以多釜串聯(lián)操作，其特點(diǎn)為：連續(xù)操作，屬于穩(wěn)定流淌。物料的積存項(xiàng)為零。定常態(tài)，T、CA、(-rA)處處均一，不隨時(shí)間而變，且與出口處完全一樣。一、根底方程式進(jìn)入有效體積離開(kāi)有效體積有效體積內(nèi)參與0的反響物量反響的反響物量進(jìn)入反響器反響物量離開(kāi)反響器反響物量反響器內(nèi)轉(zhuǎn)化掉反響物量0FFA0A0(1

11、xAf)(r )V0ARxFFA0A0(1 xAf) (r)VARVFRA0A(r)AFVxA(r)x則RVV00CAA0 (r)A VRcA0v0 xA(r)A對(duì)于一級(jí)反響rA) kcAkc (1 x)A0AAAAVvvcxvcxvxAAAR0 (r)A0 A0kc (1 x )A0Af0 k(1 x)A對(duì)于等容二級(jí)反響rAx Ak c (1 x)2A0AxvxVvvcAvcA0AR0 (r)A0 A0kc 2(1 xA0)2kcA0(1 x)2A例 2-3 用一臺(tái)攪拌良好的反響釜連續(xù)生產(chǎn)醇酸樹(shù)脂，其反響條件及產(chǎn)量同 例解：Vh0CA0 x0.5A A 1x10.842.3hAkC(1xA0

12、A)21.970.004(10.8)2FVA00CA024002.8524601460.004L / minVV 2.8525387.23m3R0體積需增大。主要是由于連續(xù)操作釜式反響的反響在進(jìn)料口低濃度下進(jìn)展的。三、多個(gè)抱負(fù)連續(xù)操作釜串聯(lián)反響器的串聯(lián)臺(tái)數(shù)越多，總體積就越接近于平推流反響器。假設(shè)各釜內(nèi)均可視為抱負(fù)混合流淌，釜間不存在混合，無(wú)視密度差異，即：VV001L L V0iL L V0NV FRiA0 x xi rAAi 1iVRi Cx xiAi Ci C AiciV0A0rrAiAi而連續(xù)生產(chǎn)所需的反響器總體積為：VR VRi利用上述公式進(jìn)展計(jì)算時(shí)，方法有解析法和圖解法。1、解析法求

13、的轉(zhuǎn)化率。2-5 50% ，其次臺(tái)轉(zhuǎn)化率為 80%，反響條件和產(chǎn)量與例 2-1一樣，試計(jì)算各釜的有效體積。解：用解析法計(jì)算第一臺(tái)釜的有效體積VV Vxx0A1其次臺(tái)釜的有效體積：R0ckC1x2A0A1V Vxx0A1A02.850.5 0R0kC1x2A0A11.970.004152.850.8 0.52712.6L723.35L1.970.00410.82 總體積： V V V 723.35 2712.6 3.436 m3RR1R 2度，反響釜數(shù)越多，濃度變化越大，有效體積越小。2、圖解法、適用于級(jí)數(shù)較高的化學(xué)反響，特別適于非一、二級(jí)反響，但只適于 -r A步驟：作出-r-C 曲線AAC = C 動(dòng)身，以-1/1AA0一釜的操作狀態(tài) CA1過(guò)點(diǎn)(CA10)以-1/2為斜率作直線,與曲線交點(diǎn)為第三釜操作點(diǎn).,0)以-1/NC .AN-1NAN則出口轉(zhuǎn)化率XAN=1- C/ CANA0C 、C 、NVA0ANR假設(shè)各釜體積一樣，則各直線斜率一樣。假設(shè)各釜溫度不同，則應(yīng)分別作動(dòng)力學(xué)曲線，各釜直線分別與各自曲線相交。稱(chēng)為是熱穩(wěn)定性的，否則稱(chēng)為熱不穩(wěn)定性的。1、連續(xù)操作釜式反響器的熱量衡算00C，反響過(guò)程為恒溫恒容，則單位時(shí)間反響器內(nèi)物料衡算根本方程是為：V c0p 0 KATWT VRr