反应器反应釜的结构和工作原理.docx
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1、反应器(反应釜)的结构和工作原理反应器是一种实现反应过程的设备,用于实现液相单相反应过程和液液、气液、液固、气液固等多相反应过程。器内常设有搅拌(机械搅拌、气流搅拌等)装置。在高径比较大时,可用多层搅拌桨叶。在反应过程中物料需加热或冷却时,可在反应器壁处设置夹套,或在器内设置换热面,也可通过外循环进行换热。第一部分:按操作方式分1、间歇釜式反应器或称间歇釜操作灵活,易于适应不同操作条件和产品品种,适用于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产。间歇釜的缺点是:需有装料和卸料等辅助操作,产品质量也不易稳定。但有些反应过程,如一些发酵反应和聚合反应,实现连续生产尚有困难,至今还采用间歇釜。间歇操作反
2、应器系将原料按一定配比一次加入反应器,待反应达到一定要求后,一次卸出物料。连续操作反应器系连续加入原料,连续排出反应产物。当操作达到定态时,反应器内任何位置上物料的组成、温度等状态参数不随时间而变化。半连续操作反应器也称为半间歇操作反应器,介于上述两者之间,通常是将一种反应物一次加入,然后连续加入另一种反应物。反应达到一定要求后,停止操作并卸出物料。间歇反应器的优点是设备简单,同一设备可用于生产多种产品,尤其适合于医药、染料等工业部门小批量、多品种的生产。另外,间歇反应器中不存在物料的返混,对大多数反应有利。缺点是需要装卸料、清洗等辅助工序,产品质量不易稳定。2、连续釜式反应器,或称连续釜可避
3、免间歇釜的缺点,但搅拌作用会造成釜内流体的返混。在搅拌剧烈、液体粘度较低或平均停留时间较长的场合,釜内物料流型可视作全混流,反应釜相应地称作全混釜。在要求转化率高或有串联副反应的场合,釜式反应器中的返混现象是不利因素。此时可采用多釜串联反应器,以减小返混的不利影响,并可分釜控制反应条件。大规模生产应尽可能采用连续反应器。连续反应器的优点是产品质量稳定,易于操作控制。其缺点是连续反应器中都存在程度不同的返混,这对大多数反应皆为不利因素,应通过反应器合理选型和结构设计加以抑制。第二部分:按结构分一、管式反应器由长径比较大的空管或填充管构成,可用于实现气相反应和液相反应。I传热介质骨式反应窦性能特点
4、:1、由于反应物的分子在反应器内停留时间相等,所以在反应器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间而变化,只随管长变化。2、管式反应器具有容积小、比表面大、单位容积的传热面积大,特别适用于热效应较大的反应。3、由于反应物在管式反应器中反应速度快、流速快,所以它的生产能力高。4、管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。5、和釜式反应器相比较,其返混较小,在流速较低的情况下,其管内流体流型接近与理想流体。6、管式反应器既适用于液相反应,又适用于气相反应。用于加压反应尤为合适。此外,管式反应器可实现分段温度控制。其主要缺点是,反应速率很低时所需管道过长,工业上不易实现。(一)水平管式反应器
5、由无缝钢管与U形管连接而成。这种结构易于加工制造和检修。高压反应管道的连接采用标准槽对焊钢法兰,可承受1600TOooOkPa压力。如用透镜面钢法兰,承受压力可达10000-20000kPao(二)立管式反应器立管式反应器被应用于液相氨化反应、液相加氢反应、液相氧化反应等工艺中。()盘管式反应器将管式反应器做成盘管的形式,设备紧凑,节省空间。但检修和清刷管道比较困难。(四)U形管式反应器U形管式反应器的管内设有多孔挡板或搅拌装置,以强化传热与传质过程。U形管的直径大,物料停留时间增长,可应用于反应速率较慢的反应。(五)多管并联管式反应器多管并联结构的管式反应器一般用于气固相反应,例如气相氯化氢
6、和乙快在多管并联装有固相催化剂的反应器中反应制氯乙烯,气相氮和氢混合物在多管并联装有固相铁催化剂的反应器中合成氨。二、釜式反应器由长径比较小的圆筒形容器构成,常装有机械搅拌或气流搅拌装置,可用于液相单相反应过程和液液相、气液相、气液固相等多相反应过程。性能特点:釜式反应器具有适用的温度和压力范围宽、适应性强、操作弹性大、连续操作时温度浓度容易控制、产品质量均一等特点。但用在较高转化率工艺要求时,需要较大容积。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。(一)间歇釜间歇釜式反应器,或称间歇釜。操作灵活,易于适应不同操作条件和产品品种,适用于小批量
7、、多品种、反应时间较长的产品生产。间歇釜的缺点是:需有装料和卸料等辅助操作,产品质量也不易稳定。但有些反应过程,如一些发酵反应和聚合反应,实现连续生产尚有困难,至今还采用间歇釜。H31fJ败手美反后修(二)连续釜连续釜式反应器,或称连续釜连续奏式反应普(三)釜式搅拌反应器釜式搅拌反应器有立式容器中心搅拌、偏心搅拌、倾斜搅拌,卧式容器搅拌等类型。其中以立式容器中心搅拌反应器是最典型的一种。气体再循环产品出料口空心轴热交换板气体自吸式桨叶EKATOGASJET进聿斗口费力驱动或带机械宙封的标准搅拌机gassupp1y(H2)气体进口(氢气)EKATOPHASEJET(预分散)(四)多级串联反应釜三
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