第三章_间歇釜式反应器

• （1）已知VD或FV与t ’，根据已有的设备容积Va，
求算需用设备的个数m。
• 设备装料系数为 ，则每釜物料的体积为 Va，按
设计任务，每天需要操作的总批次为：
VD 24FV
•
Va Va
每个设备每天能操作的批数为：
=
24 t'
按设计任务需用的设备个数为：
m==2V4DVt'a =FVVta'
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由上式算出的m值往往不是整数，需取成整数m’, m＇＞m。
因此实际设备总能力比设计需求提高了。 其提高的程度称为设备能力的后备系数，以δ表示，
则
m' m100%
m
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（2）已知每小时处理的物料体积FV与操作周期t’,求设备体积与个
数
需要设备的总容积为：
FV t '
=V
= mVm
V F V t'/ 0 .8 1 3 /0 6 .7 1 5 .7 m 7 3
取两台釜，每釜容积为8.85m3，采用标准容积为 10m3的反应釜，后备能力为
( 1 8 0 .8 )/8 5 .8 1 5 % 0 1 .0 % 3
思考 如果取受料时间为1h，结果如何？
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例3-2同例3-1，如果根据工厂的加工能力能够制造 的最大容积的还原锅为6m3。问需用几个还原锅。
料处理量为FV
VD
=
GD
GD每天所需处理的物料总重量 ρ物料的密度
FV=VD/24
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（2） 操作周期t’*
• 操作周期又称工时定 额或操作时间，是指 生产每一批料的全部 操作时间，即从准备 投料到操作过程全部 完成所需的总时间
t’ ，操作时间t’包 括反应时间t和辅助 操作时间t0 两部分组
2.搅拌装置，由搅拌轴和搅拌器组成，
使反应物混合均匀，强化传质传热
3.传热装置，主要是夹套和蛇管，用来
输入或移出热量，以保持适宜的反应
温度
4.传动装置,是使搅拌器获得动能以强
化液体流动。
5.轴密封装置，用来防止釜体与搅拌 轴之间的泄漏
6.工精艺品接课件管,为适应工艺需要
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3.1.2间歇釜式反应器的特点及其应用
• 1、特点*
反应物料一次加入，产物一次取出 •结构简单、加工方便，传质、传热效率高 •同一瞬时，反应器内各点温度、浓度分布均匀* •非稳态操作，反应过程中，温度、浓度、反应 速度随着反应时间而变
•操作灵活性大，便于控制和改变反应条件
•辅助时间占的比例大 ,劳动强度高，生产效率低.
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2、应用
小，若标准釜的容积为Va，那么，
V aV10 % 0V m aV m10 % 0
V
V 精品课件m
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• 思考 • 选用个数少而容积大的设备有利还是选用
个数多而容积小的设备有利 ？
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3、计算示例
物料处理量FV一般由生产任务确定，辅助时间t0视实 际操作情况而定，反应时间t可由动力学方程确定， 也可由实验得到。由以上数据可求VR、V、m、Vm以 及δ等
如果反应器容积V的计算值很大，可选用几个小的反应器
若以m表示反应釜的个数，
则每个釜的容积:Vm=V/m=FVt’/( m)
为便于反应器的制造和选用，釜的规格由标准(GB 9845-88) 而定。在选择标准釜时，应注意使选择的容积与计算值相当或 略大。如果大，则实际生产能力较要求为大，富裕的生产能力 称为反应器的后备能力，可用后备系数δ来衡量后备能力的大
成。
• 即t’ = t + t0
• 例如萘磺化制取2-萘磺 酸的操作周期:
• 检查设备
15分
• 加萘
15分
• 加硫酸及升温 25分
• 反应
160
分
• 压出料
15分
• 操作周期 240分或4小 时
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反应时间t的求算方法
• 由Байду номын сангаас力学方程理论计算或经验获得，但应注意：
• (1)不少强烈放热的快速反应，反应过程的速率往往 受传热速率的控制，不能简单地用动力学方程式来 求算反应过程的时间。
•适合于多品种、小批量生产 •适应于各种不同相态组合的反应物料 几乎所有有机合成的单元操作
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3.2.1间歇釜式反应器的容积与数量
确定反应器的容积与数量是车间设计的基础， 是实现化学反应工业放大的关键
1、求算反应器的容积与数量需要的基础数据
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（1）每天处理物料总体积VD和单位时间的物
确定反应器的容积V的前提是确定反应器的有效容 积(反应容积)VR。
如果由生产任务确定的单位时间的物料处理量为FV， 操作时间为t’(包括反应时间t和辅助操作时间t0 )，
则反应器的有效容积：
VR=FVt＇
其中 t’ = t + t0
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（4）*设备装料系数
实际生产中，反应器的容积要比有效容积大，以保 证液面上留有空间。
第三章 间歇釜式反应器
BR（Batch Reactor）
• 3.1 釜式反应器的特点及其应用 • 3.2 间歇釜式反应器的容积与数量及设备间的平衡 • 3.3 等温间歇反应釜的计算 • 3.4 变温间歇釜的计算 • 3.5 半间歇釜式反应器
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3.1.1釜式反应器的结构 *
1.釜的主体，提供足够的容积，确保达 到规定转化率所需的时间
• (2)某些非均相反应，过程进行的速率受相间传质 速率的影响，也不能单纯地从化学动力学方程式计 算反应时间。
• (3)某些反应速率较快的反应，在加料过程及升温 过程中已开始反应。在保温阶段之前可能已达到相 当高的转化率。有时需分段作动力学计算。
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（3）反应体积VR
• 反应体积是指设备中物料所占体积，又称有效体积。
例3-1：邻硝基氯苯连续氨化，然后分批还原生产邻 苯二胺。已知氨化出料速率为0.83m3/h，还原操作 时间为7h(不计受料时间)，求需要还原锅的个数与容 积。设备装料系数取0.75
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解：因氨化为连续操作，故至少需要两台还原釜交 替进行受料和还原。还原操作时间为7h，可取受料 时间为8h，安排每班进行一次还原操作，则每批的 操作时间为16h。装料系数取0.75，于是需要设备 的总容积为
• 反应器有效体积与设备
实际容积之比称为设备 条
件
无搅拌或缓慢搅
装料系数，以符号
拌的反应釜
表示，即：
带搅拌的反应釜 易起泡或沸腾状
=VR/V。其值视具体
情况而定
况下的反应
液面平静的贮罐 和计量槽
装料系数范围 0.80～0.85
0.70～0.80 0.40～0.60
0.85～0.90
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2、反应器的容积和个数的确定