第9章反應設備

1、第九章反應設備9.1 反應設備的類型及特點第9章 反應設備9.1.1 反應設備的作用及基本要求 在石油、化工廠經常要進行磺化、硝化、氯化、烴化、水解、裂解、聚合以及合成等化學過程，這些過程是以化學反應為主的過程，所用的設備稱為反應設備，反應設備是為化學反應提供反應空間和反應條件的裝置。反應設備大多是化工生產中的關鍵設備，對產品生產的產量和質量起著決定性作用。 （1）反應設備的作用9.1 反應設備的類型及特點第9章 反應設備9.1.1 反應設備的作用及基本要求（2）對反應設備的基本要求有足夠的反應容積1有良好的傳質功能2有良好的傳熱性能3有足夠的機械強度和耐腐蝕能力4結構盡量合理5操作方便，易于

2、安裝69.1 反應設備的類型及特點第9章 反應設備9.1.2 反應設備的類型及特點（1）固定床反應器固定床反應器的結構形式如圖9-1所示。9.1 反應設備的類型及特點第9章 反應設備9.1.2 反應設備的類型及特點（2）流化床反應器流化床反應器的結構如圖9-2所示。9.1 反應設備的類型及特點第9章 反應設備9.1.2 反應設備的類型及特點（3）攪拌反應器其總體結構如圖9-3所示。9.1 反應設備的類型及特點第9章 反應設備9.1.3 攪拌反應器的總體結構 典型攪拌反應器的總體結構如圖9-3所示。它主要由攪拌罐、攪拌裝置、傳動裝置和軸封裝置組成。9.2 攪拌反應器罐體的結構第9章 反應設備9.

3、2.1 罐體的主要結構（1）高徑比對于一般的攪拌反應器，罐體的高徑比H/Di可按表9-1選取。9.2 攪拌反應器罐體的結構第9章 反應設備9.2.1 罐體的主要結構（2）罐體直徑及高度的確定 在確定罐體的直徑和高度時，應考慮操作時物料不能裝滿，罐體內應留有一定的空間，滿足不同物料的反應要求，要考慮裝料系數(shù)。9.2 攪拌反應器罐體的結構第9章 反應設備9.2.2 傳熱裝置（1）夾套結構 夾套的常見結構是在圓筒和底封頭的外部焊接一個薄壁殼體?？稍诖_定罐體尺寸的基礎上按表9-2選取。9.2 攪拌反應器罐體的結構第9章 反應設備9.2.2 傳熱裝置（1）夾套結構夾套與罐體的連接方式有可拆卸式和不可拆卸

4、式。如圖9-4和圖9-5所示。9.2 攪拌反應器罐體的結構第9章 反應設備9.2.2 傳熱裝置（1）夾套結構夾套與罐體的連接方式有可拆卸式和不可拆卸式。如圖9-4和圖9-5所示。9.2 攪拌反應器罐體的結構第9章 反應設備9.2.2 傳熱裝置（2）蛇管結構蛇管結構可分為螺旋盤管結構和豎向蛇管結構，如圖9-6所示。9.2 攪拌反應器罐體的結構第9章 反應設備9.2.2 傳熱裝置（2）蛇管結構蛇管長度與管徑最大比值見表9-3。9.2 攪拌反應器罐體的結構第9章 反應設備9.2.2 傳熱裝置（2）蛇管結構支架一般用型鋼制成，蛇管在支架上的固定方法如圖9-8所示。9.2 攪拌反應器罐體的結構第9章 反

5、應設備9.2.2 傳熱裝置（2）蛇管結構蛇管出入口接管一般設置在頂蓋上，常見結構如圖9-9所示。9.2 攪拌反應器罐體的結構第9章 反應設備9.2.3 工藝接管（1）進料管其結構如圖9-10所示。9.2 攪拌反應器罐體的結構第9章 反應設備9.2.3 工藝接管（2）出料管 反應器的卸料有上部卸料和下部卸料兩種形式。當物料需要輸送位置較高，或需要輸送到并列的另一臺設備中去，或者要求密閉輸送時，一般采用壓料管，如圖9-11所示。9.2 攪拌反應器罐體的結構第9章 反應設備9.2.3 工藝接管（2）出料管 下部卸料如圖9-12所示，一般適用于物料需放入較低的裝置或容器中，或黏稠物料和含有固體顆粒的物

6、料。9.3 攪拌反應器的攪拌裝置第9章 反應設備9.3.1 攪拌器的作用和流型 攪拌反應器內安裝攪拌器的作用是使兩種或兩種以上的物料混合均勻，接觸良好。它能強化罐內物料的傳質和傳熱效果，促進化學反應速率，改善操作情況。如圖9-13所示。9.3 攪拌反應器的攪拌裝置第9章 反應設備9.3.2 攪拌器的類型及選擇攪拌器的類型很多，通常是以形狀命名的，常用的有以下幾種，如圖9-14所示。（1）攪拌器的類型9.3 攪拌反應器的攪拌裝置第9章 反應設備9.3.2 攪拌器的類型及選擇1.槳式攪拌器 如圖9-15所示。（1）攪拌器的類型9.3 攪拌反應器的攪拌裝置第9章 反應設備9.3.2 攪拌器的類型及選

7、擇2.推進式攪拌器推進式攪拌器的結構如同船舶的推進器，通常是三個葉片，如圖9-16所示。（1）攪拌器的類型9.3 攪拌反應器的攪拌裝置第9章 反應設備9.3.2 攪拌器的類型及選擇3.渦輪式攪拌器 渦輪式攪拌器形式多樣，攪拌效率高，應用廣泛，能處理黏度范圍很廣的物料。常用的有開啟式和帶圓盤式。槳葉形式也分為平直葉、彎葉和折葉三種，葉片數(shù)多為6葉。葉片一般焊接在圓盤或軸套上，也可以整體鑄造。（1）攪拌器的類型9.3 攪拌反應器的攪拌裝置第9章 反應設備9.3.2 攪拌器的類型及選擇4.錨式和框式攪拌器如圖9-17(a)、(b)適用于橢圓形或碟形底的罐體；圖9-17(c) 適用于錐形底的罐體。（1

8、）攪拌器的類型9.3 攪拌反應器的攪拌裝置第9章 反應設備9.3.2 攪拌器的類型及選擇5.螺帶式和螺桿式攪拌器 螺帶式攪拌器常用于高分子化合物的聚合反應器內，也可用于高黏度物料攪拌。有時也在攪拌軸上裝兩根螺帶，如圖9-18所示。（1）攪拌器的類型9.3 攪拌反應器的攪拌裝置第9章 反應設備9.3.2 攪拌器的類型及選擇6.氣體攪拌裝置這種攪拌裝置非常簡單，如圖9-19所示。（1）攪拌器的類型9.3 攪拌反應器的攪拌裝置第9章 反應設備9.3.2 攪拌器的類型及選擇 這里僅推薦根據(jù)流動狀態(tài)、攪拌目的、攪拌容量、轉速范圍及液體最高黏度的選型方案，見表9-4。（2）攪拌器的選用9.3 攪拌反應器的

9、攪拌裝置第9章 反應設備9.3.2 攪拌器的類型及選擇1.擋板設置擋板是減小和消除“打旋”現(xiàn)象最簡單和有效的措施。常用的擋板結構有橫向和豎向兩種類型，多用豎擋板，而當物料黏度較高時，使用橫擋板。如圖9-20所示。（3）攪拌器附件9.3 攪拌反應器的攪拌裝置第9章 反應設備9.3.2 攪拌器的類型及選擇2.導流筒導流筒是一個上下開口的圓筒，安裝在攪拌器的外面，常用于推進式和渦輪式攪拌器，如圖9-21所示。（3）攪拌器附件9.4 攪拌反應器的傳動裝置第9章 反應設備9.4.1 傳動裝置的類型與要求 攪拌反應器用的電動機絕大部分與減速器配套使用，只在攪拌轉速很高時，才使用電動機不經減速器而直接驅動攪

10、拌軸。因此電動機的選用一般應與減速器的選用一起考慮。攪拌反應器所需電動機的功率Ne可由下式表示：（1）電動機9.4 攪拌反應器的傳動裝置第9章 反應設備9.4.1 傳動裝置的類型與要求 對于攪拌反應器，一般采用立式垂直軸傳動，所以多用立式減速器，主要有立式擺線針輪減速機、立式LC型兩級齒輪減速機、立式P型或V型帶減速機、圓弧圓柱蝸桿減速器、立式XB型諧波減速機等。（2）減速機9.4 攪拌反應器的傳動裝置第9章 反應設備9.4.1 傳動裝置的類型與要求聯(lián)軸器按結構分為兩大類：一類為剛性聯(lián)軸器；一類為彈性聯(lián)軸器。如圖9-23所示。（3）聯(lián)軸器9.4 攪拌反應器的傳動裝置第9章 反應設備9.4.1

11、傳動裝置的類型與要求常用的聯(lián)軸器已經標準化，其特點和應用場合見表9-5（3）聯(lián)軸器9.4 攪拌反應器的傳動裝置第9章 反應設備9.4.1 傳動裝置的類型與要求攪拌反應器專用機座的常用結構有單支點機架和雙支點機架兩種形式，如圖9-24所示。（4）機座9.4 攪拌反應器的傳動裝置第9章 反應設備9.4.1 傳動裝置的類型與要求當傳動裝置設置在頂蓋上，安裝方式采用上裝式，而當傳動裝置設置在釜體下，安裝方式采用下裝式，如圖9-25所示。（5）底座9.4 攪拌反應器的傳動裝置第9章 反應設備9.4.2 攪拌軸常用的攪拌器大都采用平鍵、穿軸銷釘或穿軸螺釘固定。如圖9-26所示。（1）攪拌軸的結構9.4 攪拌反應器的傳動裝置第9章 反應設備9.4.2 攪拌軸 攪拌軸常采用45號優(yōu)質碳素鋼制造。對于要求較低的攪拌軸也可采用普通碳素鋼制造。有時用不銹鋼作軸的材料，以防止某些介質的腐蝕和鐵離子對產品的污染。（2）攪拌軸的材料9.4 攪拌反應器的傳動裝置第9章 反應設備9.4.2 攪拌軸 當軸的轉速使軸達到的自振頻率時，軸可能會發(fā)生強烈振動，并出現(xiàn)很大的彎曲現(xiàn)象，這時軸的轉速叫做軸的臨界轉速。選擇軸的轉速時，必須遠離臨界轉速。（3）攪拌軸的校核9.4 攪拌反應器的傳動裝置第9章 反應設備9.4.2 攪拌軸采取增加底軸承支承或中間軸承支承的