《反应设备》PPT课件

v第一节第一节 反应设备的应用及类型反应设备的应用及类型v第二节第二节 反应器的结构及特点反应器的结构及特点v第三节第三节 反应设备的使用与维护反应设备的使用与维护第一节第一节 反应设备的应用及类型反应设备的应用及类型v一、一、用于完成化学反应的设备称为反应设备。用于完成化学反应的设备称为反应设备。v反应设备是化工生产中实现化工反应的主要设备，其中搅拌反应设备是化工生产中实现化工反应的主要设备，其中搅拌反应釜是一种典型的反应设备。它在一定的温度和压力下，反应釜是一种典型的反应设备。它在一定的温度和压力下，将一定容积的多种物料混合搅拌，反应所放出或所需的热量将一定容积的多种物料混合搅拌，反应所放出或所需的热量有换热装置带走或输入，用于完成某些化学反应。有换热装置带走或输入，用于完成某些化学反应。例如，氨的合成反应就是经过造气、精致，得到一定比例如，氨的合成反应就是经过造气、精致，得到一定比例、合格纯度的氮氢混和气后，在合成塔中以一定的压力、例、合格纯度的氮氢混和气后，在合成塔中以一定的压力、温度及催化剂的存在下起化学反应得到氨气。其他如染料、温度及催化剂的存在下起化学反应得到氨气。其他如染料、油漆、农药等工业也都有氧化，氯化、硫化、硝化等化学反油漆、农药等工业也都有氧化，氯化、硫化、硝化等化学反应过程则更为普遍。应过程则更为普遍。反应器的主要作用是提供反应场所，并维持一定的反应条件，反应器的主要作用是提供反应场所，并维持一定的反应条件，使化学反应过程按预定的方向进行，得到合格的反应产物。使化学反应过程按预定的方向进行，得到合格的反应产物。v（1 1）满足化学动力学和传递过程的要求，做到反应速度快、）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。选择性好、转化率高、目的产品多、副产物少。v（2 2）能及时有效地输入或输出热量，维持系统的热量平衡，）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。使反应过程在适宜的温度下进行。v（3 3）有足够的机械强度和抗腐蚀能力，满足反应过程对压）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。力的要求，保证设备经久耐用，生产安全可靠。v（4 4）制造容易，安装检修方便，操作调节灵活，生产周期）制造容易，安装检修方便，操作调节灵活，生产周期长。长。二、反应设备的类型二、反应设备的类型v在化工生产中，化学反应的种类很多，操作条件差在化工生产中，化学反应的种类很多，操作条件差异很大，物料的聚集状态也各不相同，使用反应器异很大，物料的聚集状态也各不相同，使用反应器的种类也是多种多样。的种类也是多种多样。v一般可按用途、操作方式、结构型式等进行分类。一般可按用途、操作方式、结构型式等进行分类。v最常见的是按结构型式分类，可分为釜式反应器、最常见的是按结构型式分类，可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。反应器等。第二节第二节 反应器的结构及特点反应器的结构及特点v一、釜式反应器v二、管式反应器v三、鼓泡塔反应器v四、固定床反应器v五、流化床反应器反应釜反应釜一、釜式反应器一、釜式反应器常见反应釜釜式反应器也称槽式、锅式反应器。釜式反应器也称槽式、锅式反应器。1.1.搅拌反应釜的主要结构及其用途搅拌反应釜的主要结构及其用途1 1）釜体：是一个密闭容器，为物料进行化学反应提供一定的）釜体：是一个密闭容器，为物料进行化学反应提供一定的空间，通常由圆形筒体和上下封头组成。空间，通常由圆形筒体和上下封头组成。2 2）传热装置：反应釜内的化学反应通常伴有反应热，因此需）传热装置：反应釜内的化学反应通常伴有反应热，因此需要设置传热装置来输入或带走反应热，通常在釜体内设置蛇管或要设置传热装置来输入或带走反应热，通常在釜体内设置蛇管或在釜体外设置夹套。在釜体外设置夹套。3 3）搅拌装置：）搅拌装置：为了使参加反应的各种物料混合均匀，加速反应的进行和便为了使参加反应的各种物料混合均匀，加速反应的进行和便于控制反应速度。它由搅拌轴和搅拌器组成。于控制反应速度。它由搅拌轴和搅拌器组成。4 4）轴封装置：）轴封装置：由于搅拌轴是转动的，而釜体封头是静止的由于搅拌轴是转动的，而釜体封头是静止的,为了避免介质通为了避免介质通过转轴从釜内泄露或外部杂质进入釜内过转轴从釜内泄露或外部杂质进入釜内,因此必须进行密封，该因此必须进行密封，该密封称为密封称为“轴封轴封”。有两种形式：机械密封、填料密封。有两种形式：机械密封、填料密封。5 5）其它附件：）其它附件：有人孔、手孔、各种接管、温度计、压力表、试镜和安全泄放有人孔、手孔、各种接管、温度计、压力表、试镜和安全泄放装置等。装置等。图图245 245 搅拌反应釜结构图搅拌反应釜结构图1-1-搅拌器搅拌器 2-2-罐体罐体 3-3-夹套夹套 4-4-搅拌轴搅拌轴 5-5-压出管压出管 6-6-支座支座 7-7-人孔或手孔人孔或手孔 8-8-轴封轴封 9-9-传动装置传动装置机械密封机械密封把转轴的密封面从轴向改为把转轴的密封面从轴向改为径向径向，通过动环和静环，通过动环和静环两个端面的相互贴合，并作相对运动达到密封的装两个端面的相互贴合，并作相对运动达到密封的装置，又称置，又称端面密封端面密封。泄漏率低，密封性能可靠，功耗小，使用寿命长泄漏率低，密封性能可靠，功耗小，使用寿命长,在搅拌反应器中得到广泛地应用。在搅拌反应器中得到广泛地应用。定义定义特点特点原理原理当转轴旋转时，动环和固定不动的静环紧密接触，并当转轴旋转时，动环和固定不动的静环紧密接触，并经轴上弹簧压紧力的作用，阻止容器内介质从接触面经轴上弹簧压紧力的作用，阻止容器内介质从接触面上泄漏上泄漏，达到密封效果。达到密封效果。1 1 弹簧弹簧2 2 动环动环3 3 静环静环图图2-46 2-46 机械密封结构图机械密封结构图填料密封填料密封定义定义特点特点结构简单，制造容易，适用于非腐蚀性和弱腐蚀性结构简单，制造容易，适用于非腐蚀性和弱腐蚀性介质、密封要求不高、并允许定期维护的搅拌设备。介质、密封要求不高、并允许定期维护的搅拌设备。在压盖压力作用下，装在搅拌轴与填料箱本体之间在压盖压力作用下，装在搅拌轴与填料箱本体之间的填料，对搅拌轴表面产生径向压紧力，从而实现的填料，对搅拌轴表面产生径向压紧力，从而实现密封。密封。原理原理填料中含有润滑剂，在对搅拌轴产生径向压紧力的填料中含有润滑剂，在对搅拌轴产生径向压紧力的同时，形成一层极薄的液膜，一方面使搅拌轴得到同时，形成一层极薄的液膜，一方面使搅拌轴得到润滑，另一方面阻止设备内流体的逸出或外部流体润滑，另一方面阻止设备内流体的逸出或外部流体的渗入，达到密封的目的。的渗入，达到密封的目的。图图2-47 2-47 填料密封的结构图填料密封的结构图1 1 压盖压盖2 2 双头螺柱双头螺柱3 3 螺母螺母4 4 垫圈垫圈5 5 油杯油杯6 6 油环油环7 7 填料填料8 8 本体本体9 9 底环底环 定义定义结构结构2.2.蛇管传热及其结构蛇管传热及其结构当传热面积较大，可用蛇管传热，其浸在物料中，当传热面积较大，可用蛇管传热，其浸在物料中，热量损失小、传热效果好，同时可减小漩涡，强化热量损失小、传热效果好，同时可减小漩涡，强化搅拌程度。搅拌程度。蛇管结构蛇管结构3.3.夹套传热及其结构夹套传热及其结构 定义定义结构结构在釜体外侧，以焊接或法兰连接的形式装设各种在釜体外侧，以焊接或法兰连接的形式装设各种外套，并与釜体表面形成密闭空间，依靠夹套内外套，并与釜体表面形成密闭空间，依靠夹套内流过蒸汽或冷却水，来加热或冷却釜内物料。流过蒸汽或冷却水，来加热或冷却釜内物料。玻璃夹套玻璃夹套4.4.搅拌器的形式搅拌器的形式 搅拌器的形式很多，按结构来分有桨式、推进式、涡轮搅拌器的形式很多，按结构来分有桨式、推进式、涡轮式和锚式等，这四种搅拌器在搅拌反应设备中应用最为广泛据式和锚式等，这四种搅拌器在搅拌反应设备中应用最为广泛据统计约占搅拌器总数的统计约占搅拌器总数的75758080。结构最简单叶片用扁钢制成，焊接或结构最简单叶片用扁钢制成，焊接或用螺栓固定在轮毂上，叶片数是用螺栓固定在轮毂上，叶片数是2 2、3 3或或4 4 片，叶片形式可分为平直叶式和片，叶片形式可分为平直叶式和折叶式两种。折叶式两种。1 1）桨式搅拌器）桨式搅拌器特点特点图图250 250 桨式搅拌器桨式搅拌器主要用于流体的循环，由于在同样主要用于流体的循环，由于在同样排量下，折叶式比平直叶式的功耗排量下，折叶式比平直叶式的功耗少，操作费用低，故轴流桨叶使少，操作费用低，故轴流桨叶使用较多。用较多。应用应用2 2）锚式搅拌器）锚式搅拌器应应用用特点特点结构简单。结构简单。适用于粘度在适用于粘度在100Pas100Pas以以下的流体搅拌，当流体下的流体搅拌，当流体粘度在粘度在1010100Pas100Pas时，时，可在锚式桨中间加一横可在锚式桨中间加一横桨叶，即为框式搅拌器，桨叶，即为框式搅拌器，以增加容器中部的混合。以增加容器中部的混合。图图251 251 锚式搅拌器锚式搅拌器3 3）推进式搅）推进式搅 拌器拌器 特点特点搅拌时流体的湍流程度不高，循搅拌时流体的湍流程度不高，循环量大，结构简单，制造方便环量大，结构简单，制造方便。粘度低、流量大的场合，用较小的粘度低、流量大的场合，用较小的搅拌功率，能获得较好的搅拌效果。搅拌功率，能获得较好的搅拌效果。主要用于液液系混合、使温度均主要用于液液系混合、使温度均匀匀,在低浓度固液系中防止淤泥在低浓度固液系中防止淤泥沉降等。沉降等。应用应用图图252 252 推进式搅拌器推进式搅拌器涡轮式搅拌器，能有效地完成几涡轮式搅拌器，能有效地完成几乎所有的搅拌操作，并能处理粘乎所有的搅拌操作，并能处理粘度范围很广的流体。度范围很广的流体。特特点点应应用用它有较大的剪切力，可使流体它有较大的剪切力，可使流体微团分散得很细，适用于低粘微团分散得很细，适用于低粘度到中等粘度流体的混合。度到中等粘度流体的混合。4 4）涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器图图253 253 涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器二、管式反应器管式反应器 管式反应器主要用于气相、液相、气管式反应器主要用于气相、液相、气液相连续反应过程，由单根液相连续反应过程，由单根(直管或盘管直管或盘管)连连续或多根平行排列的管子组成，一般设有套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。管或壳管式换热装置。管式反应器结构示意图管式反应器结构示意图 三、三、塔式反应器（广泛用于气液相反应过程）塔式反应器（广泛用于气液相反应过程）鼓泡塔反应器结构示意图鼓泡塔反应器结构示意图11分布格板；分布格板；22夹套；夹套；33气体分布器；气体分布器；44塔体；塔体；55挡板；挡板；66塔外换热器；塔外换热器；77液体捕集器；液体捕集器；88扩大段扩大段 四、四、固定床反应器固定床反应器 固定床板反应器是指流体通过静止不动的固体物料固定床板反应器是指流体通过静止不动的固体物料所形成的床层而进行化学反应的设备。以气所形成的床层而进行化学反应的设备。以气-固反应的固反应的固定床反应器最常见。固定床反应器最常见。五、流化床反应器流化床反应器 细小的固体颗粒被流动着的流体携带，具有像流体细小的固体颗粒被流动着的流体携带，具有像流体一样自由流动的性质，此种现象称为固体的流态化。一样自由流动的性质，此种现象称为固体的流态化。把反应器和在其中呈流态化的固体催化剂颗粒合在把反应器和在其中呈流态化的固体催化剂颗粒合在一起，成为流化床反应器。流化床反应器多用于气一起，成为流化床反应器。流化床反应器多用于气-固固反应过程。反应过程。第三节第三节 反应设备的使用与维护反应设备的使用与维护v一、釜式反应器的运行于操作v（一）开车v（二）聚合系统操作v（三）停车二、固定床反应器的运行与操作v（一）正常操作及控制v（二）催化剂的再生作业：vP126 2、3、4、5