第三章反應(yīng)設(shè)備

第七章反應(yīng)設(shè)備目錄2釜式反應(yīng)器的構(gòu)造1反應(yīng)設(shè)備的應(yīng)用及類(lèi)型3釜式反應(yīng)器的使用和維護(hù)第一節(jié)反應(yīng)設(shè)備的應(yīng)用及類(lèi)型一、反應(yīng)設(shè)備的應(yīng)用

◆反應(yīng)設(shè)備

在化工生產(chǎn)過(guò)程中，為化學(xué)反應(yīng)提供反應(yīng)空間和反應(yīng)條件的裝置。如：合成氨生產(chǎn)中氨合成塔、聚乙烯生產(chǎn)中的聚合塔，釜式反應(yīng)器等。

◆一個(gè)設(shè)計(jì)合理、性能良好的反應(yīng)設(shè)備，應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：1、滿(mǎn)足動(dòng)力學(xué)要求，反應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)化率高，目標(biāo)產(chǎn)品多，副產(chǎn)品少；2、能有效輸入和輸出熱量，維持系統(tǒng)熱量平衡，使反應(yīng)過(guò)程在適宜溫度下進(jìn)行；3、有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和抗腐蝕強(qiáng)度，滿(mǎn)足反應(yīng)過(guò)程對(duì)溫度和壓力的要求，保證設(shè)備經(jīng)久耐用，保證生產(chǎn)安全可靠；4、制造容易，安裝檢修方便，操作靈活，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。二、反應(yīng)設(shè)備的類(lèi)型

在化工生產(chǎn)中，化學(xué)反應(yīng)種類(lèi)繁多，操作條件差別很大，物料的聚集狀態(tài)也各不相同，因而反應(yīng)器的種類(lèi)也是各種各樣。按結(jié)構(gòu)型式分類(lèi)，可分為釜式反應(yīng)器、管式反應(yīng)器、塔式反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器等。

1、釜式反應(yīng)器

釜式反應(yīng)器也稱(chēng)槽式、鍋式反應(yīng)器。

是各類(lèi)反應(yīng)器中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，應(yīng)用最廣的一種。

1—攪拌器2—罐體；3—夾套；4—攪拌軸；5—壓出管；6—支座；7—人孔；8—軸封；9—傳動(dòng)裝置優(yōu)點(diǎn)：適用壓力、溫度范圍寬，適應(yīng)性強(qiáng)，操作彈性大，連續(xù)操作時(shí)溫度濃度容易控制，產(chǎn)品質(zhì)量均一等特點(diǎn)。缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)化率較大時(shí)，容積難滿(mǎn)足。適用場(chǎng)合：①主要用于液-液均相反應(yīng)，氣-液、液-液非均相也可應(yīng)用。②常用于間歇操作過(guò)程，也可用于多釜串聯(lián)的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程。③反應(yīng)條件溫和，如常壓、常壓。2、管式反應(yīng)器管式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖

管式反應(yīng)器是由多根細(xì)管串聯(lián)或并聯(lián)而構(gòu)成的一種反應(yīng)器。有直管式、盤(pán)管式、多管式等類(lèi)型，一般設(shè)有套管或殼管式換熱裝置。反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)物（物料）從一端連續(xù)進(jìn)入，通過(guò)管路，在一定條件下連續(xù)反應(yīng)，從另一端流出，達(dá)到轉(zhuǎn)化目的。特點(diǎn)：反應(yīng)條件易于控制，但若反應(yīng)速度慢，則所需管子長(zhǎng)，壓力降較大。..\..\105個(gè)化工設(shè)備原理動(dòng)畫(huà)\反應(yīng)設(shè)備\管式反應(yīng)器2.jpg

適用場(chǎng)合：主要用于氣相、液相、氣-液相連續(xù)反應(yīng)過(guò)程。因管式反應(yīng)器能承受較高壓力，故對(duì)于壓力較高的場(chǎng)合尤為適用。如：油脂或脂肪酸加氫生產(chǎn)高碳醇反應(yīng)設(shè)備。隨著生產(chǎn)的大型化、連續(xù)化、自動(dòng)化，管式反應(yīng)器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

鼓泡塔反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖1—分布格板；2—夾套；3—?dú)怏w分布器；4—塔體；5—擋板；6—塔外換熱器；7—液體捕集器；8—擴(kuò)大段3、

塔式反應(yīng)器

為了提高氣體分散程度和減少液體軸向循環(huán)，可在塔內(nèi)設(shè)置多層隔板。常用的有鼓泡塔、填料塔、板式塔。適用場(chǎng)合：氣-液反應(yīng)。如：芳烴液相氧化及烴化反應(yīng)，硝基物加氫還原的反應(yīng)設(shè)備。..\..\105個(gè)化工設(shè)備原理動(dòng)畫(huà)\反應(yīng)設(shè)備\塔式2.jpg..\..\105個(gè)化工設(shè)備原理動(dòng)畫(huà)\反應(yīng)設(shè)備\塔式.jpg固定床反應(yīng)器是指流體通過(guò)靜止不動(dòng)的固體物料所形成的床層而進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備。在圓筒體的下端裝有柵板（隔板/支撐板），其上是催化劑床層，均勻堆置一定厚度的催化劑固體顆粒。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)便宜，反應(yīng)器體積利用率高，易于控制溫度。使用場(chǎng)合：以氣-固反應(yīng)的固定床反應(yīng)器最常見(jiàn)。如硝基物氣相加氫還原，芳烴的氣相催化氧化等。..\..\105個(gè)化工設(shè)備原理動(dòng)畫(huà)\反應(yīng)設(shè)備\固定床1.jpg

3、固定床反應(yīng)器

絕熱式單段式多段式換熱式外換熱式自換熱式固定床反應(yīng)器

反應(yīng)器和在其中呈流態(tài)化的固體催化劑顆粒合在一起，成為流化床反應(yīng)器。流化床反應(yīng)器多用于氣-固反應(yīng)過(guò)程。當(dāng)原料氣通過(guò)反應(yīng)器催化劑床層時(shí)，催化劑顆粒受氣流作用而懸浮呈翻滾沸騰狀，原料氣在處于流態(tài)化的催化劑表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，此時(shí)的催化劑床層成為流化床（細(xì)小的固體顆粒被流動(dòng)著的流體攜帶，具有像流體一樣自由流動(dòng)的性質(zhì)，此種現(xiàn)象稱(chēng)為固體的流態(tài)化）。5、流化床反應(yīng)器第二節(jié)釜式攪拌反應(yīng)器的構(gòu)造

攪拌設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用范圍較廣，它最主要的作用是使物料混合均勻，這種過(guò)程可能是物理過(guò)程，也可能是化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。一、總體結(jié)構(gòu)

◆

釜式攪拌反應(yīng)器的分類(lèi)立式容器中心攪拌、偏心攪拌、傾斜攪拌，臥式容器攪拌等。其中，立式容器中心攪拌是最典型的一種。

◆

立式容器中心攪拌主要包括攪拌罐、攪拌裝置、密封裝置.

釜式攪拌反應(yīng)器的構(gòu)造立式容器中心攪拌反應(yīng)器構(gòu)造1—攪拌器2—罐體；3—夾套；4—攪拌軸；5—壓出管；6—支座；7—人孔；8—軸封；9—傳動(dòng)裝置聯(lián)軸器傳動(dòng)裝置攪拌軸攪拌器攪拌設(shè)備攪拌裝置軸封裝置攪拌罐罐體傳熱裝置電動(dòng)機(jī)減速器機(jī)座功能：攪拌罐—提供反應(yīng)空間和反應(yīng)條件。攪拌裝置—攪拌，使釜內(nèi)物料混合均勻，強(qiáng)化傳熱、傳質(zhì)過(guò)程。軸封裝置—防止罐內(nèi)介質(zhì)泄漏或外界空氣進(jìn)入罐內(nèi)。二、傳熱裝置

◆夾套（傳熱夾套）：是套在反應(yīng)器殼體的外面能形成密封空間的容器，即簡(jiǎn)單又方便。夾套的高度主要決定于傳熱面積的大小，一般應(yīng)高于內(nèi)物料的液面。夾套與反應(yīng)釜內(nèi)壁的距離，一般取25～100mm?？刹鹦兜膴A套

不可拆卸的夾套

◆蛇管當(dāng)需要傳熱面積大，夾套不能滿(mǎn)足要求時(shí)，可采用蛇管傳熱。蛇管沉浸在物料中，傳熱效果好，還能提高攪拌強(qiáng)度。也可和夾套聯(lián)合使用。

蛇管結(jié)構(gòu)

蛇管的固定結(jié)構(gòu)

化學(xué)工業(yè)中，常用的攪拌裝置是機(jī)械攪拌裝置，主要包括攪拌器、攪拌軸和傳動(dòng)裝置。1、

攪拌器攪拌器的形式多種多樣，主要有：槳式、渦、渦輪式、推進(jìn)式、錨式、框式、螺帶式、螺桿式等。

三、攪拌裝置

典型攪拌器結(jié)構(gòu)示意圖常用攪拌器及流型示意

分類(lèi)結(jié)構(gòu)適用場(chǎng)合漿式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，軸向流動(dòng)小。粘度較高物料的攪拌。推進(jìn)式通常有三瓣葉片，形成軸向流動(dòng)。低粘度、大流量的場(chǎng)合。主要用于液-液混合。渦輪式分開(kāi)式和盤(pán)式兩類(lèi)。幾乎能完成所有的攪拌操作，能處理粘度范圍比較廣的流體。應(yīng)用較廣，低粘度到中粘度流體的混合，液-液分散、固-液懸浮，并且能促進(jìn)傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)循環(huán)?？蚴?錨式直徑大，轉(zhuǎn)速低，基本上不產(chǎn)生軸向流動(dòng)，但攪拌范圍大，不會(huì)形成死區(qū)?；旌弦蟛惶叩膱?chǎng)合螺旋式

消耗功率小，應(yīng)用廣泛。高粘度、低轉(zhuǎn)速條件下?！魯嚢韪郊谝后w粘度較低，攪拌器轉(zhuǎn)速較高時(shí)，容易產(chǎn)生漩渦，使攪拌效果不佳。為了改善流體在攪拌過(guò)程中的漩渦現(xiàn)象，通常可在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置擋板或?qū)Я魍?，以改善流體的流動(dòng)狀態(tài)，但同時(shí)會(huì)增加流體的流動(dòng)阻力，攪拌功率增大。

（1）擋板

擋板的作用是避免旋渦現(xiàn)象，增大被攪拌液體的湍流程度，將切向流動(dòng)變?yōu)檩S向和徑向流動(dòng)，強(qiáng)化反應(yīng)器內(nèi)液體的對(duì)流和擴(kuò)散，改善攪拌效果。緊貼器壁擋板：用于低粘度液體。擋板與器壁有一定距離：當(dāng)液體中含有固體顆粒或液體粘度較大時(shí)，為了避免固體堆積和液體粘附，常采用這種方式。擋板與器壁成一定角度：可避免固體物料堆積或高粘度液體生成死角。

（2）

導(dǎo)流筒導(dǎo)流筒是一個(gè)上下開(kāi)口的圓筒，安裝在攪拌器的外面。常用于推進(jìn)式和渦輪式攪拌器。

導(dǎo)流筒作用---控制流型，提高混合效率

一方面提高了對(duì)液體的攪拌程度；另一方面限定了液體的循環(huán)路徑，確立了流型，使器內(nèi)所有物料均能通過(guò)導(dǎo)流筒內(nèi)的強(qiáng)烈混合區(qū)。導(dǎo)流筒示意圖

2、傳動(dòng)裝置攪拌反應(yīng)器傳動(dòng)裝置

1—電動(dòng)機(jī)；2—減速器；3—聯(lián)軸器；4—機(jī)座；5—軸封裝置；6—底座；7—封頭；8—攪拌軸；傳動(dòng)裝置一般由電動(dòng)機(jī)、減速器、連軸器、機(jī)座及底座組成。其中電動(dòng)機(jī)與減速器一般配套使用，電動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力通過(guò)減速器、聯(lián)軸器傳遞給攪拌器。三、軸封結(jié)構(gòu)軸封是指攪拌軸與罐體之間的動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，常用的有填料密封、機(jī)械密封和磁流體密封（磁力傳動(dòng)密封）。

機(jī)械密封填料密封型式結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)填料密封通過(guò)填料與攪拌軸之間形成的液膜，達(dá)到密封目的。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便。會(huì)有微量泄漏。機(jī)械密封由動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、密封圈、彈簧等組成。密封效果好，壽命長(zhǎng)。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，拆裝不便。磁力傳動(dòng)密封由外磁轉(zhuǎn)子、內(nèi)磁轉(zhuǎn)子、密封隔離套等組成。是無(wú)泄露反應(yīng)釜的主要部件。無(wú)泄露，設(shè)備處于全封閉狀態(tài)。更可靠，更安全。適用于條件比較苛刻的場(chǎng)合。三、釜式反應(yīng)器的使用與維護(hù)

以生產(chǎn)高密度低壓聚乙烯的攪拌釜為例，介紹釜式反應(yīng)器的使用與維護(hù)。P189使用過(guò)程：1、開(kāi)車(chē)檢驗(yàn)密封性，各部件的功能----加入溶劑或單體，達(dá)正常料位----控制溫度至正常值----加入催化劑\單體\溶劑\分子量調(diào)節(jié)劑，反應(yīng)開(kāi)始。2、條件的控制（1）溫度控制通過(guò)夾套循環(huán)水換熱氣相外循環(huán)撤熱漿液外循環(huán)撤熱（2）壓力控制通過(guò)控制系統(tǒng)中氣體的量來(lái)控制。（3）料位控制一般聚合