第六章搅拌反应釜介绍
搅拌反应釜的设计
1 绪论1.1 反应釜概况搅拌设备是一种在一定容积的容器中，借助搅拌器向液相物料中传递必要的能量进行搅拌过程的化学反应设备。
反应釜就是其中比较典型的一种，它适用于多种物性（如粘度、密度）和多种操作条件（温度、压力）的反应过程，广泛应用于石油化工、橡胶、农药、染料、医药等行业，是一种用以完成磺化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程，以及有机染料和中间体的许多其它工艺过程的反应设备。
搅拌式反应釜有很大的通用性，由于搅拌可以把多种液体物料相混合，把固体物料溶解在液体中、将几种不互溶的液体制成乳浊液、把固体微粒搅浑在液体中制成悬浮液或在液相中析出结晶等，故搅拌反应釜可以在带有搅拌的许多物理过程中广泛的应用。
同时在研究容器的结构方面，如容器形状、搅拌装置、传热部件等，搅拌式反应釜都具有代表性。
在大多数设备中，反映釜是作为反应器来应用的。
例如在三大合成材料的生产中，搅拌设备作为反应器，约占反应器总数的90%。
其它如染料、医药、农药、油漆等设备的使用亦很广泛。
有色冶金部门对全国有色冶金行业中的搅拌设备作了调查及功率测试，结果是许多湿法车间的动力消耗50%以上是用在搅拌作业上。
搅拌设备的应用范围之所以这样广泛，还因为搅拌设备操作条件（如浓度、温度、停留时间等）的可控范围广，又能适用于多样化的生产。
搅拌式反应釜在石油化工生产中被用于物料混合、溶解、传热、制备悬浮液、聚合反应、制备催化剂等。
例如石油工业中，异种原油的混合调整和精致，汽油添加四乙基铅等添加物而进行混合，使原料液或产品均匀化。
化工生产中，制造苯乙烯、乙烯、高压聚乙烯、聚丙烯、合成橡胶、苯胺燃料和油漆颜料等工艺过程，都装备着各种型式的搅拌设备。
因为在石油工业中大量使用催化剂、添加剂，所以对于搅拌设备的需求量比较大。
由于物料操作条件的复杂性、多样性、对搅拌设备的要求也比较复杂。
如炼油厂的硅铝反应器、大浆罐、钡化反应釜、硫磷化反应釜、烃化反应釜、白土混合罐等都是装有各种不同型式搅拌器的搅拌设备。
化工设备设计基础搅拌反应釜PPT课件
循 扩 流 度 混合
悬吸
反
环散
混 传热
浮收
应
合 反应
○○○○ ○ ○ ○ ○○○○ ○
○○○○ ○
○○
○○ ○
○○
○
○○ ○
○○ ○
搅拌容 器容积
(m3)
转速范 围(r/min)
最高 粘度 (P)
1~100 10~300 500 1~200 10~300 20 1~1000 10~500 500
折叶开启涡轮式 ○ ○
桨式搅拌器的转速一般为20～100r/min ， 最高粘度为20Pa·s 。
缺点 不能用于以保持气体和以细微化为目的 的气—液分散操作中。
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2. 推进式搅拌器
推进式搅拌器（又称船用推进器） 常用于低粘流体中。
结构
标准推进式搅拌器有三瓣叶 片，其螺距与桨直径d相等。 它直径较小，d/D=1/4～1/3， 叶端速度一般为 7～10 m/s， 最高达15 m/s。
四、几种常用搅拌器简介 桨式、推进式、涡轮式和锚式搅拌器在
搅拌反应设备中应用最为广泛，据统计约占 搅拌器总数的75～80％。
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1. 桨式搅拌器
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2、3 或4 片，叶片形式可 分为平直叶式和折叶 式两种。
图9-3 桨式搅拌器
搅拌作业功率
搅拌器使搅拌槽中的液体以最佳 方式完成搅拌过程所需要的功率。
最理想状态：搅拌器功率＝搅拌作业功率
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2、影响搅拌器功率的因素
搅拌器的几何参数与运转参数 搅拌槽的几何参数 搅拌介质的物性参数
化工设备——搅拌反应釜 模块三 反应设备 向寓华 化工设备——搅拌
用于药品的稀释、溶解、分散、 调和及PH值的调整等。
化工设备——搅拌反应釜
（四）底搅拌反应釜：
搅拌装置设在底部的称为底搅拌反应器。
优点：搅拌轴短而细，轴 的稳定性好，降低了安装 要求，所需安装， 检修的 空间比上述的搅拌反应器 小。有利于底部出料，大 型聚合反应器常采用此种 搅拌设备。
低速：n<100r/min 中速：100<n<400r/min 高速：n>400r/min
中小型立式容器 中心搅拌反应器 国外已标准化。
化工设备——搅拌反应釜
（二）偏心式搅拌反应釜：
搅拌中心偏离容器中心， 使流体在各点所处的压力不同， 因而使液层间的相对运动加强， 增加了液层间的湍动，使搅拌 效果明显提高。但偏心式搅拌 容易引起震动，一般多用于小 型设备。
二、搅拌反应釜的设计
反应釜设计可分为工艺设计和机械设计两大部分。工艺设计的主要内容 有：反应釜所需容积；传热面积及构成形式；搅拌器形式和功率、转速；管 口方位布置等。工艺设计所确定的工艺要求和基本参数是机械设计的基本依 据。机械设计的内容一般包括：
1．反应釜总体结构的设计及材料的选择； 2．对釜体、封头、夹套、搅拌轴等构件进行强度和必要的稳定性计算； 3．根据工艺要求选择搅拌装置； 4．根据工艺条件确定轴封装置； 5．附件标准的选择与设计。
❖流化床反应器--------是一种垂直圆筒或圆锥形容器，
内有催化剂进行流态化。多用于固体和气体都参与的反应， 如丙烯腈反应器。流化床反应器的最大优点是传热面积大、 传热系数高和传热效果好。缺点是反应器内物料返混 ，内 件较复杂，操作要求高。
化工设备——搅拌反应釜
➢反应设备的类型
第六章 搅拌聚合釜的传热与传质
t c = t R - ∆t p = 50 - 45.5 = 4.5 C
o
第四节 搅拌釜内的传质过程
固相-液相发生的传质过程：
N = K L a(CS − CL )
N u' （谢尔乌特准数N ）： （1）扩散努塞尔准数 sh
KLD N u ' = N sh = DAB
N = K G ( PA − PA1 ) = K L (C A1 − C AL )
1 PA N= 1 + H + Ha KG K L K1
无限慢反应
由于反应速度极慢，属于动力学控制，可以不考虑传 质对聚合反应的影响，只需将与气相压力P相平衡的浓度 C代入化学动力学方程式即可计算伴有相间传递过程的聚 合速率。
拟一级反应的分类
快速反应
单位面积液膜内的最大反应速率大于纯物理传质速率的 2～3倍，这时主要受扩散控制。其传质速率式为：
传质速率
N=
(K1D )C A1
反应物的界面浓度
反应速率常数 扩散系数
中速反应 慢速反应
此时反应甚慢，反应对传质系数的影响可以忽略，反应 基本上在液相本体内进行。传质的气膜与液膜阻力和液 相本体的化学反应阻力起串联阻力作用：
ρc
ρ c D AB
液液体系
1 1 1 = + KV kd m' k c
分散相传质膜系数 连续相传质膜系数
两相溶质的平衡常数
液固体系
KT r s = AN Re ⋅ N sc D AB
伴有相间传质的聚合反应
相 界 面
传递阻力＋ 传递阻力＋化学反应阻力
传质速率远小于聚合反应速 率时，实际反应速率完全取 决于传递过程速率。
反应釜介绍说明书及操作规程
反应釜的广义理解即有物理或者化学反应的不锈钢容器，通过对容器的结构设计与参数配置，实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混配功能。
随之反应过程中的压力要求对容器的设计要求也不尽相同。
生产必须严格按照像应的标准加工、检测并试运行。
不锈钢反应釜根据不同的生产工艺、操作条件等不尽相同，反应釜的设计结构及参数不同，即反应釜的结构样式不同，属于非标的容器设备。
不锈钢反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品等生产型用户和各种科研实验项目的研究，用来完成水解、中和、结晶、蒸馏、蒸发、储存、氢化、烃化、聚合、缩合、加热混配、恒温反应等工艺过程的容器。
反应釜是综合反应容器，根据反应条件对反应釜结构功能及配置附件的设计。
从开始的进料-反应- 出料均能够以较高的自动化程度完成预先设定好的反应步骤，对反应过程中的温度、压力、力学控制(搅拌、鼓风等)、反应物/产物浓度等重要参数进行严格的调控。
反应釜材质普通有碳锰钢、不锈钢、锆、镍基(哈氏、蒙乃尔) 合金及其它复合材料。
反应釜可采用SUS304、SUS316L 等不锈钢材料创造。
搅拌器有锚式、框式、桨式、涡轮式，刮板式，组合式，转动机构可采用摆线针轮减速机、无级变速减速机或者变频调速等，可满足各种物料的特殊反应要求。
密封装置可采用机械密封、填料密封等密封结构。
加热、冷却可采用夹套、半管、盘管、米勒板等结构，加热方式有蒸汽、电加热、导热油，以满足耐酸、耐高温、耐磨损、抗腐蚀等不同工作环境的工艺需要。
可根据用户工艺要求进行设计、制造。
反应釜由釜体、釜盖、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置、支承等组成。
搅拌形式普通有锚式、桨式、涡轮式、推进式或者框式等，搅拌装置在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶，也可根据用户的要求任意选配。
并在釜壁外设置夹套，或者在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。
加热方式有电加热、热水加热、导热油循环加热、远红外加热、外(内)盘管加热等，冷却方式为夹套冷却和釜内盘管冷却，搅拌桨叶的形式等。
反应釜介绍说明书及操作规程
反应釜介绍及说明书反应釜特性反应釜的广义理解即有物理或化学反应的不锈钢容器，通过对容器的结构设计与参数配置，实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混配功能。
随之反应过程中的压力要求对容器的设计要求也不尽相同。
生产必须严格按照相应的标准加工、检测并试运行。
不锈钢反应釜根据不同的生产工艺、操作条件等不尽相同，反应釜的设计结构及参数不同，即反应釜的结构样式不同，属于非标的容器设备。
不锈钢反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品等生产型用户和各种科研实验项目的研究，用来完成水解、中和、结晶、蒸馏、蒸发、储存、氢化、烃化、聚合、缩合、加热混配、恒温反应等工艺过程的容器。
反应釜是综合反应容器，根据反应条件对反应釜结构功能及配置附件的设计。
从开始的进料-反应-出料均能够以较高的自动化程度完成预先设定好的反应步骤，对反应过程中的温度、压力、力学控制（搅拌、鼓风等）、反应物/产物浓度等重要参数进行严格的调控。
反应釜材质一般有碳锰钢、不锈钢、锆、镍基（哈氏、蒙乃尔）合金及其它复合材料。
反应釜可采用SUS304、SUS316L等不锈钢材料制造。
搅拌器有锚式、框式、桨式、涡轮式，刮板式，组合式，转动机构可采用摆线针轮减速机、无级变速减速机或变频调速等，可满足各种物料的特殊反应要求。
密封装置可采用机械密封、填料密封等密封结构。
加热、冷却可采用夹套、半管、盘管、米勒板等结构，加热方式有蒸汽、电加热、导热油，以满足耐酸、耐高温、耐磨损、抗腐蚀等不同工作环境的工艺需要。
可根据用户工艺要求进行设计、制造。
反应釜结构反应釜由釜体、釜盖、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置、支承等组成。
搅拌形式一般有锚式、桨式、涡轮式、推进式或框式等，搅拌装置在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶，也可根据用户的要求任意选配。
并在釜壁外设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。
加热方式有电加热、热水加热、导热油循环加热、远红外加热、外(内)盘管加热等，冷却方式为夹套冷却和釜内盘管冷却，搅拌桨叶的形式等。
搅拌反应釜
搅拌反应釜
搅拌反应釜
搅拌反应釜是一种典型的反应 设备，多属于间隙操作设备，其作 用是通过对参加反应的物料充分搅 拌，使物料混合均匀;强化传热效果 和相与相间传质;使气体在液相中作 均匀分散;使固体颗粒在液相中均匀 悬浮;使互不相溶的另一液相均匀悬 浮或充分乳化。搅拌反应釜主要由 釜体、传热装置、搅拌装置、传动 装置和轴封装置等组成。反应釜中 的釜体为物。料反应提供反应空间; 传热装置满足反应需要的温度条件; 搅拌装置使反应物料混合均匀，同 时进行传热和传质;传动装置提供搅 拌动力;轴封装置确保形成密封空间， 防止反应介质外漏。通过这部分内 容的学习，掌握搅拌反应釜的组成 部分及其结构。
本项目通过学习以下知
识点，应该掌握各种搅拌装 置的组成及结构特点。
•
搅拌装置的主要作用是
使反应物料充分混合、强化
传质和传热效果、促进化学
反应。
•
搅拌装置通常包括搅拌
器、搅拌轴、支承结构等。
•
我国的搅拌装置的主要
零部件均已标准化。
搅拌器的分类
按流体流动形态
按搅拌器叶片结构
平叶 折叶 螺旋面叶
轴向流搅拌器 径向流搅拌器 混合流搅拌器
供动力，反应釜的电动
机与减速器大多配套使
用，电动机型号根据电
动机的功率和工作环境
等因素确定。工作环境
包括防爆、防护等级、
腐蚀情况等。
•
电动机的选用主要
是确定系列、功率、转
速、安装方式等。
知识点二 减 速 器
•
减速器的作用是传递运
动和改变转动速度，以满
足工艺要求。
•
减速器是工业生产中
应用很广的典型装置，已
封头形状相同的水平桨叶组成的 。整
反应釜各个部位详解
反应釜各个部位详解
哇塞！同学们，你们知道反应釜吗？这玩意儿可神奇啦！
先来说说反应釜的釜体吧，它就像是一个大大的肚子，能装下好多好多的东西。
就好像我们的书包，能把书本、文具啥的都一股脑儿装进去。
釜体可是反应釜的核心部分，各种化学反应就在这里面发生。
再瞧瞧反应釜的搅拌装置，那可是相当重要！它就像一双勤劳的手，不停地搅动着里面的物质，让它们充分混合、反应。
这多像妈妈在厨房做饭时拿着锅铲不停地翻炒呀，只有这样，饭菜才能做得美味可口。
还有加热和冷却装置，这俩家伙就像反应釜的“温度调节器”。
热的时候能给降降温，冷的时候能给加加热。
这和我们夏天吹空调、冬天开暖气不是一个道理吗？
密封装置也不能少呀！它就像是给反应釜戴上了一顶严严实实的帽子，不让里面的东西跑出来，也不让外面的东西跑进去。
这是不是和我们把零食袋子封紧，免得受潮一个样呢？
说到反应釜的传动装置，那可是给搅拌装置提供动力的。
就好比是汽车的发动机，没有它，车子可跑不起来。
至于反应釜的支承装置，它就像一双稳稳的大脚，让反应釜能够稳稳地站在那里工作。
同学们，你们想想，如果没有反应釜的这些部位各司其职，那还能顺利地进行各种化学反应吗？肯定不能呀！所以说，反应釜的每个部位都超级重要，它们就像是一个团队里的小伙伴，一起合作，才能完成任务。
我觉得呀，反应釜真的是太厉害了，为我们的科学研究和生产做出了巨大的贡献！。
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第六章 搅拌反应釜
一、搅拌发应釜的结构 反应釜、搅拌装置 传动装置、轴封等
工艺要求 机械设计内容
第一节 釜体与传热装置
1.1 釜体几何尺寸
高度与直经比
V
4
Di2 H
装料系数
VO V
第一节 釜体与传热装置
1.2 釜体传热形式 夹套与蛇管加热
第一节 釜体夹套分可拆式与不可拆式，夹套上设有 介质进出口 夹套的直经根据筒体的内径而确定。 夹套的高度根据所需的传热面积来确定
4.1 电动机选用
确定电机系列、功率、 转速、安装及防爆等
第四节 传动装置
4.2 减速机选用 减速机的形式及其特点
第四节 传动装置
4.3 传动装置的机座及底座
第五节 轴封装置
5.1 填料密封 1填料密封的结构 和工作原理 2对填料基本要求
3常用的填料材料
第五节 轴封装置
5.2 机械密封 1机械密封的结构 和工作原理
选型：考虑到搅拌效果、动力消耗 和搅拌器结构
第二节 反应釜搅拌装置
2.2 搅拌附件 挡板作用
导流筒作用
第二节 反应釜搅拌装置
2.3 搅拌轴 搅拌轴直径
搅拌轴支撑
d
3653
p
n
d
15374
p
Gn
第二节 反应釜搅拌装置
2.3 搅拌轴
搅拌轴的临界转速
nc
30
3EI
M D L12 L1 B
第四节 传动装置
2机械密封的结构 形式
第五节 轴封装置
5.3 机械密封与填料密封的比较 原理、特点
第一节 釜体与传热装置
1.4 筒体与夹套的壁厚
可按内压容器设计方法进行
第一节 釜体与传热装置
1.5 蛇管的布置 蛇管传热的特点 蛇管的管经、管长、安装
第一节 釜体与传热装置
1.6 工艺接管及人孔 进料管 出料管 仪器仪表接口 人孔
第二节 反应釜搅拌装置
2.1 搅拌器的形式和选型 搅拌器的形式：浆式、涡轮式、锚式、 推进式、螺杆式等