(完整版)釜式反应器-教案
釜式反应器Tank Reactor釜式反应器的学习任务1、了解釜式反应器的基本结构、特点及工业应用。
2、掌握各类釜式反应器的计算。
3、了解釜式反应器的热稳定性。
4、掌握釜式反应器的操作技能。
项目一釜式反应器的结构釜式反应器又称: 槽型反应器或锅式反应器一种低高径比的圆筒形反应器，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。
反应器内常设有搅拌（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。
操作时温度、浓度容易控制，产品质量均一。
在化工生产中，既可适用于间歇操作过程，又可用于连续操作过程；可单釜操作，也可多釜串联使用；但若应用在需要较高转化率的工艺要求时，有需要较大容积的缺点。
通常在操作条件比较缓和的情况下，如常压、温度较低且低于物料沸点时，釜式反应器的应用最为普遍。
一、釜式反应器基本结构釜式反应器的基本结构主要包括: 反应器壳体、搅拌装置、密封装置、换热装置、传动装置。
壳体结构：一般为碳钢材料，筒体皆为圆筒型。
釜式反应器壳体部分的结构包括筒体、底、盖（或称封头）、手孔或人孔、视镜、安全装置及各种工艺接管口等。
封头；反应釜的顶盖，为了满足拆卸方便以及维护检修。
平面形：适用于常压或压力不高时；碟形：应用较广。
球形：适用于高压场合；椭圆形：应用较广。
锥形：适用于反应后物料需要分层处理的场合。
手孔、人孔：为了检查内部空间以及安装和拆卸设备内部构件。
视镜: 观察设备内部物料的反应情况，也作液面指示用。
工艺接管: 用于进、出物料及安装温度、压力的测定装置。
二、釜式反应器的搅拌装置在化学工业中常用的搅拌装置是机械搅拌装置，典型的机械搅拌装置包括搅拌器：包括旋转的轴和装在轴上的叶轮；辅助部件和附件：包括密封装置、减速箱、搅拌电机、支架、挡板和导流筒等。
搅拌器是实现搅拌操作的主要部件，其主要的组成部分是叶轮，它随旋转轴运动将机械能施加给液体，并促使液体运动。
（一）搅拌器的类型常用搅拌器有桨式、框式、锚式、旋桨式、涡轮式和螺带式等。
1、桨式搅拌器由桨叶、键、轴环、竖轴所组成。
桨叶一般用扁钢或不锈钢或有色金属制造。
桨式搅拌器的转速较低，一般为20～80r ／min。
桨式搅拌器直径取反应釜内径Di/3 ～2/3 ，桨叶不宜过长，当反应釜直径很大时采用两个或多个桨叶。
桨式搅拌器适用于流动性大、粘度小的液体物料，也适用于纤维状和结晶状的溶解液，物料层很深时可在轴上装置数排桨叶。
2、涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器分为圆盘涡轮搅拌器和开启涡轮搅拌器；按照叶轮又可分为平直叶和弯曲叶。
涡轮搅拌器速度较大，300～600r／min。
涡轮搅拌器的主要优点是当能量消耗不大时，搅拌效率较高，搅拌产生很强的径向流。
因此它适用于乳浊液、悬浮液等。
3、推进式搅拌器推进式搅拌器，搅拌时能使物料在反应釜内循环流动，所起作用以容积循环为主，剪切作用较小，上下翻腾效果良好。
当需要有更大的流速时，反应釜内设有导流筒。
推进式搅拌器直径约取反应釜内径Di 的1/4 ～1/3 ，300～600r ／min，搅拌器的材料常用铸铁和铸钢。
4、框式和锚式搅拌器框式搅拌器可视为桨式搅拌器的变形，其结构比较坚固，搅动物料量大。
如果这类搅拌器底部形状和反应釜下封头形状相似时，通常称为锚式搅拌器。
框式搅拌器直径较大，一般取反应器内径的2/3 ～9/10，50～70r／min。
框式搅拌器与釜壁间隙较小，有利于传热过程的进行，快速旋转时，搅拌器叶片所带动的液体把静止层从反应釜壁上带下来；慢速旋转时，有刮板的搅拌器能产生良好的热传导。
这类搅拌器常用于传热、晶析操作和高粘度液体、高浓度淤浆和沉降性淤浆的搅拌。
5、螺带式搅拌器和螺杆式搅拌器这两种搅拌器主要产生轴向流，加上导流简后，可形成筒内外的上下循环流动。
它们的转速都较低，通常不超过50r ／min，主要用于高教度液体的搅拌。
(二)挡板和导流筒搅拌附件通常指在搅拌罐内为了改善流动状态而增设的零件，如挡板、导流筒。
1、挡板：目的是为了消除切线流和“打漩”。
一般为2-4 块，且对于低速搅拌高粘度液体的锚式和框式搅拌器安装挡板无意义。
2、导流筒：目的是控制流型(加强轴向流)及提高混合效果。
不同型式的搅拌器的导流筒安置方位不同。
搅拌器的选型主要根据物料性质、搅拌目的及各种搅拌器的性能特征来进行。
在工业上可根据物料的性质、要求的物料混合程度以及考虑能耗等因素选择适宜的搅拌器。
在一般情况下，对低粘性均相液体混合，可选用任何形式的搅拌器；对非均相液体分散混合，选用旋桨式、涡轮式搅拌器为好；在有固体悬浮物存在，固液密度差较大时，选用涡轮式搅拌器，固液密度差较小时，选用桨式搅拌器；对于物料粘稠性很大的液体混合，可选用锚式搅拌器。
对需要更大搅拌强度或需使被搅拌液体作上、下翻腾运动的情况，可根据需要在反应器内再装设横向或竖向挡板及导向筒等。
(1) 按物料粘度选型对于低粘度液体，应选用小直径、高转速搅拌器，如推进式、涡轮式；对于高粘度液体，就选用大直径、低转速搅拌器，如锚式、框式和桨式。
(2) 按搅拌目的选型对低粘度均相液体混合，主要考虑循环流量，各种搅拌器的循环流量按从大到小顺序排列：推进式、涡轮式、桨式。
对于非均相液- 液分散过程，首先考虑剪切作用，同时要求有较大的循环流量，各种搅拌器的剪切作用按从大到小的顺序排列：涡轮式、推进式、桨式。
三、釜式反应器的换热装置换热装置是用来加热或冷却反应物料，使之符合工艺要求的温度条件的设备。
其结构型式主要有夹套式、蛇管式、列管式、外部循环式等，也可用直接火焰或电感加热（一）夹套式换热器是套在反应器筒体外面能形成密封空间的容器，既简单又方便。
夹套的高度取决于传热面积，而传热面积由工艺要求确定。
夹套高度一般应高于料液的高度，应比釜内液面高出50－100mm左右，以保证传热。
夹套内通蒸汽时，其蒸汽压力一般不超过0.6MPa。
当反应器的直径大或者加热蒸汽压力较高时，夹套必须采取加强措施。
分支撑短管加强的“蜂窝夹套”，冲压式蜂窝夹套，角钢焊在釜的外壁上夹套。
（二）蛇管式换热器当工艺需要的传热面积大，单靠夹套传热不能满足要求时，或者是反应器内壁衬有橡胶、瓷砖等非金属材料时，可采用蛇管、插入套管、插入D 形管等传热。
蛇管浸没在物料中，热量损失少，且由于蛇管内传热介质流速高，它的给热系数比夹套大很多。
对于含有固体颗粒的物料及粘稠的物料, 容易引起物料堆积和挂料影响传热效果。
可分为水平蛇管和直立式蛇管列管式对于大型反应釜。
需高速传热时，可在釜内安装列管式换热器。
适用于反应物料容易在传热壁上结垢的场合，检修、除垢较容易进行。
可分为垂直管束、指型管和 D 型管。
当反应器的夹套和蛇管传热面积仍不能满足工艺要求，或由于工艺的特殊要求无法在反应器内安装蛇管而夹套的传热面积又不能满足工艺要求时，可以通过泵将反应器内的料液抽出，经过外部换热器换热后再循环回反应器内。
反应在沸腾下进行或蒸发量大的场合，使反应器内产生的蒸汽通过外部的冷凝器加以冷凝。
冷凝液返回反应中。
四、釜式反应器的传动装置及密封装置（一）传动装置包括电机、减速器、联轴节和搅拌轴。
此装置使搅拌器获得动能以强化液体流动。
（二）密封装置静止的搅拌釜封头和转动的搅拌轴之间设有搅拌轴密封装置，简称轴封，以防止釜内物料泄漏。
用来防止釜的主体与搅拌轴之间的泄漏。
轴封装置主要有填料轴封和机械密两种，还可用新型密封胶密封。
1、填料密封填料箱出箱体、填料、衬套（或油环）、压盖和压紧螺栓等零件组成。
旋紧螺栓时，压盖压缩填料（一般为石棉织物、并含有石墨或黄油作润滑剂），填料变形紧贴公轴的表面上，从而起到密封作用。
填料箱密封结构简单，填料装卸方便，但使用寿命较短，难免微量泄漏2、机械密封机械密封（又称端面密封）由动环、静环、弹簧加荷装置（弹簧、蛹栓、螺母、弹簧座、弹簧压板）及辅助密封团四个部分组成。
由于弹簧力的作用使动环紧紧压在静环上，当轴旋转时，弹簧座、弹簧、弹簧压板、动环等零件随轴一起旋转，而静环则固定在座架上静止不动，动环与静环相接触的环形密封端面阻止了物料的泄漏。
机械密封结构较复杂，但密封效果甚佳。
项目二 理想间歇操作釜式反应器的计算Batch Reactor间歇釜式反应器的特征特点: 1、由于剧烈搅拌，反应器内物料浓度达到分子尺度上的均匀 , 且反应器内 浓度处处相等，因而排除了物质传递对反应的影响；、具有足够强的传热条件， 温度始终相等， 无需考虑器内的热量传递问题； 、物料同时加入并同时停止反应，所有物料具有相同的反应时间。
操作灵活，适用于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产 , 精细化工 产品、制药、染料、涂料生产。
对整个反应器中 A 组分物料进行衡算x A ---上式是间歇反应器计算的基本方程式， 表达了在一定操作条件下为达到所需求的转化率 x A 所需要的反应时间 t ，适用于任何间歇反应过程，均相或多相，等 温或非等温的，可以直接积分求解，也可以用图解法。
如果是非等温过程，反应 速度常数随温度变化，而温度又随转化率变化，则需联解方程1、恒温、恒容不可逆时优点：缺点： 装料、卸料等辅助操作时间长， 、基本方程产品质量不稳定 单位时间进入 反应器的物料A 的量单位时间流出 反应器的物料A 的量单位时间 反应掉的 物料 A 的单位时间内在 反应器内物料 A 的累积量n A n A0 1 x An A(-rAn A0dx A)VR dt则 dtn A dx A( r A )V Rdn A、反应时间的计算dx Ax An A0A0 0( r A )V Rn A0 --- 在 t=0 时反应器中物料 A 的摩尔数 n A --- 在 t 时反应器中物料 A 的摩尔数-r A -- 组分 A 在操作条件下的反应速率（消失速率） 在 t 时反应器中物料 A 的转化率xAxAn A0A dx A A dx AtA0 AC AAV R 0 r A A00 r A 间歇操作釜式反应器中物料达到一定出口转化率所需时间t 取决于反应速度，与处理量无关，所以可用于直接放大。
零级反应(r A) k当动力学方程解析式相当复杂或不能做数值积分时，可用图解法例2-1 在理想间歇操作釜式反应器中用乙酸和已二醇为原料，等摩尔进料进行比缩聚反应生产醇酸树脂。
反应温度700C，催化剂为H2SO4。
实验测得动力方程为r A kC A2kmol A / Lgmin 其中速率常数k=1.97L/ ( kmol · min), 反应物的初始浓度C A0= 0.004kmol/L ，若每天处理2400Kg己二酸，求转化率分别为0.5 、0.6 、0.8 、0.9 时所需要的反应时间。
单元2 釜式反应器1
加料口
出料口
• 连续式操作的釜式反应器(称连续 釜)： 反应物料连续加入和取出， 反应物料刚一进到反应器内，在搅 拌器的作用下，瞬间与反应器内已 有的物料混合、反应。
特点：反应物连续加入、产物连
续卸出，工艺成熟、大批量、反应 时间短。
连续釜 • 返混：物料连续加入，且不断搅拌， 造成反应程度不同的粒子之间相混 合。 • 缺点：出现返混现象，使反应物浓 度降低，从而影响转化率和选择性。 措施：采用多釜串联操作。
• 半间歇釜式反应器： 指一部分原 料一次加入，而另一部分原料连 续加入，或原料连续一次加入， 而产物连续取出。 • 特性：介于间歇釜与连续釜之间。 • 适用场合：反应时间长、产物浓 度要求较高。
• 理想反应釜：对液均相反应， 但反应混合物的黏度较低、 搅拌混合效果较好时，则釜 式反应器内物料的流动状态 可视作理想混合流动模型， 此时的反应器可视为理想反 应釜。
碟形
平面形
壳体 •人孔、手孔用于检查釜式反应器的内部 和安装、拆卸内部构件； •视镜的设置主要是用于观察反应器的内 部，结构为在封头上接一短管，并盖以 特制的玻璃板。 •工艺接管口用于物料的进、出及安装工 艺表，位置的设置和结构应考虑工艺的 要求。
2、搅拌器
思 考 3. 搅 拌 器 的 作 用 是 什么(或搅拌的目的)？
学习要求
1、熟悉釜式反应器的外形； 2、掌握釜式反应器的基本结构； 3、熟悉釜式反应器的安全保护装置； 4、了解釜式反应器内反应过程的特 点； 5、了解釜式反应器的优、缺点； 6、了解釜式反应器的日常维护要点 及操作要点。
生产中的釜式反应器
思考1、什么是釜式反应器？
釜式反应器也称槽式反应器，或 反应釜，外形呈圆筒状，高径比 一般比较小， H/D<3 ，通常内设 ‥ 搅拌器，装料系数（装料程度） ψ<1，使反应物料混合均匀，用 于有液相参加的反应。
反应釜机械课程设计
反应釜机械课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解反应釜的基本结构及其在化工生产中的应用，掌握反应釜的机械原理。
2. 使学生掌握反应釜的常见操作流程，了解反应釜的安全操作规程。
3. 帮助学生了解反应釜的维护与保养知识，提高设备使用寿命。
技能目标：1. 培养学生运用反应釜进行实验操作的能力，提高实验操作的准确性和安全性。
2. 培养学生分析和解决反应釜操作过程中出现问题的能力，提高解决问题的实际操作技能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化学工程设备的兴趣，激发学习热情，形成积极的学习态度。
2. 增强学生的团队合作意识，培养学生在实验过程中的责任心和安全意识。
3. 通过对反应釜操作的学习，引导学生树立环保意识，认识到化学工业在环境保护中的重要性。
课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，注重理论联系实际，强调学生的动手操作能力和问题解决能力的培养。
学生特点：学生处于高年级阶段，具有一定的化学基础和实验操作能力，对新鲜事物充满好奇，具备一定的自主学习能力。
教学要求：结合学生特点，课程设计应注重理论与实践相结合，以学生为主体，提高学生的参与度和积极性。
通过课程学习，使学生能够达到预设的知识、技能和情感态度价值观目标。
在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 反应釜的基本结构及其工作原理- 理解反应釜的构造，包括釜体、搅拌装置、加热装置、冷却装置等部分。
- 掌握反应釜的工作原理，及其在化学反应过程中的作用。
2. 反应釜的操作流程与安全规程- 学习反应釜的标准操作流程，包括启动、运行、停车等环节。
- 掌握反应釜的安全操作规程，了解事故预防及应急处理方法。
3. 反应釜的维护与保养- 介绍反应釜的日常维护方法，包括清洁、润滑、紧固等。
- 了解反应釜的定期检查内容，保证设备的正常运行。
4. 反应釜在化工生产中的应用实例- 分析反应釜在不同化工生产过程中的应用，强化理论知识与实际生产的联系。
(完整word版)任务二连续釜式反应器的计算
江西应用技术职业学院教案首页任务二连续操作釜式反应器的计算工作任务:根据化工产品的生产条件和工艺条件要求进行连续操作釜式反应器的工艺设计技术理论连续操作釜式反应器的结构和间歇操作釜式反应器相同，但进料是连续的，同时不断的引出产品。
流动状况接近理想混合流动模型。
连续操作釜式反应器适用于产量大的产品生产，特别适宜对温度敏感的化学反应。
容易自动控制,操作简单，节省人力。
稳定性好，操作安全.一、单个连续操作釜式反应器的计算在连续操作釜式反应器内，过程参数和空间位置、时间无关，各处的物料组成和温度都是相同的，且等于出口处的组成和温度。
［A 的积累量］=[A 的进入量]—［A 的离开量］-[A 的反应量］ 0 = FA0 Δτ - FA0（1—xA ’)Δτ—(— rA ) VR Δτ得到： 物料的平均停留时间：由于反应器中的反应速率恒等于出口处值,因此结合反应动力学方程，将出口处的浓度、温度等参数代入得到出口处反应速率，将其代入基础设计式即得。
恒温恒容不可逆反应： n=0n=1n=2讲解例题2-7 2-8 二、多个串联连续操作釜式反应器的计算 由于1－CSTR 存在严重的返混，降低了反应速率，同时容易在某些反应中导致副反应的增加。
为了降低逆向混合的程度，又发挥其优点，可采用N －CSTR ，这样可以使物料浓度呈阶梯状下降，有效提高反应速率;同时还可以在各釜内控制不同的反应温度和物料浓度以及不同的搅拌和加料情况，以适应工艺上的不同要求。
（一）解析法在Δτ、ΔV 内对任意第i 釜内的反应物A 进行物料衡算 ［A 的积累量］=[A 的进入量］-[A 的离开量]-[A 的反应量］ 0 = FAi —1 Δτ- FAi Δτ- (-rA)iVRi ΔτVR=ΣVRi检验：i=1 n=1讲解例题2—90()R A A A V x F r '=-00()R A A A V x C V r τ'==-01A A C x kτ'=00(1)(1)A A A A A A C x x kC x k x τ''==''--022200(1)(1)A A A A A A AC x x kC x kC x τ''==''--RiAi-1AiAi Ai-1i A00Ai Ai V C -C x -x τ≡==C V (-r )(-r )i ττ=∑0101()()A A A AA A C C C x r r τ-==--（二）图解法适用于级数较高的化学反应，特别适于非一、二级反应,但只适于(—rA）能用单一组分表示的简单反应，对复杂反应不适用。
反应釜实训教案
釜式反应器实训装置操作规程
一、开车前准备
1. 熟悉各取样点及温度和压力测量与控制点的位置。
2. 检查公用工程（水、电、汽）是否处于正常供应状态。
3. 设备上电，检查流程中各设备、仪表是否处于正常开车状态，动设备试车。
4. 检查原料罐，是否有足够原料供实训使用，检测原料浓度是否符合操作要求，如有问题进行补料或调整浓度的操作。
5. 向原料罐V102中投料到规定液位，静置一段时间后备用（如需静置沉淀）。
6. 向原料罐V101和V103中投料到规定液位待用。
7. 检查流程中各阀门是否处于正常开车状态。
8. 按照要求制定操作方案。
二、正常开车
1．操作台总电源上电。
2．微开反应釜的放空阀，从V102向反应釜进料。
3．关闭反应釜放空阀。
4．开启反应釜搅拌电动机。
5．适当开启夹套蒸汽加热阀，观察反应釜内温度和压力上升的情况，控制适当的升温速率，逐渐使反应温度、压力等工艺指标达到正常值。
三、正常操作
1．反应中要求的工艺参数。
2．主要工艺生产指标的调整方法。
3．反应过程控制。
1。
3釜式反应器教程
釜式反应器的物料衡算通式
Q0 :反应器进料的体积流量
Q0
Q
Q :反应器出料的体积流量
ci 0 :反应器进料中关键组分浓度
c i :反应器出料中关键组分浓度
ci 0
ci
Vr
假设 反应器内物料温度均一 反应器内物料浓度均一
Vr :反应体积
取整个反应体积作控制体积
釜式反应器的物料衡算通式
在 dt 时间间歇内对整个反应 器做关键组分 i 的物料衡算：
表3－1 理想间歇反应器中整级数单反应的反应结果表达式 反应级数 反应速率 残余浓度式
kt CA0 CA
转化率式
kt CA0 xA
xA kt C A0
n=0
rA k
CA CA0 kt
C kt ln A0 CA
kt ln 1 1 xA
n=1
n=2 n级 n≠1
rAVdt
+
dn A
dnA dx A rAV nA0 ( nA nA0 (1 x A )) dt dt
积分
等容过程
t nA 0
nA 0 t V
x Af
0
dxA V rA
C A 0－C A x A C A0 dC dx A A C A0
c
Q
0
t
平行反应物系组成与反应时间关系示意图
等温 BR 的计算
复合反应 将上述结果推广到含有M个一级反应的平行反应系统 ： 反应物A的浓度为：
c A c A0 e
ci k i c A0
( t ki )
1
M
反应产物的浓度为：
k
1
釜式反应器课程设计样例2
因为内部夹套无法探伤，且属于无垫板的单面焊环向对接焊缝，故取 0.60 。 查资料可知，一般容器的厚度，分为四个，分别为计算厚度 ，设计厚度 d ，名 义厚度 n 以及有效厚度 e 。一般说的常用厚度指的是名义厚度。各项厚度之间的关 系如图 1 所示。
3
化工设备课程设计
厚度负偏差C1 厚度附加量C 腐蚀裕量C2 计算厚度δ 有效厚度δe 厚度圆整值Δ1 设计厚度δd 名义厚度δn
P 1.05～ 1.1P W ,P W 1.1 0.3 0.33 MPa 。 W 是夹套的工作压力。本设计取 P 1.1P
焊接接头系数如表 3 所示。 表 3 焊接接头系数 接头型式 双全焊或相当于双面对接焊的全焊透对接焊缝 带垫板的单面对接焊缝 无法进行探伤的单面焊环向对接焊缝，无垫板 焊接接头系数 全部无损检测 1.00 0.90 0.60 局部无损检测 0.85 0.80
F Di H j Fn 2.8 2.6 8.85 31.721 m 2 7.1 m 2
即夹套传热面积符合设计要求。
3.确定夹套的材料和壁厚
夹套选取 Q235－A 的材质。 查资料可以知道， 板厚在 3～40 mm， 设计温度在 150℃ 时， Q235 － A 的许用应力 [ ]t = 113 MPa 。因为有夹套有安全阀，所以设计压力
当 Di 2000～3000 mm 时，夹套的直径 D j Di 200 2800 200 3000 mm 。
2
化工设备课程设计
夹套筒体的高度 H j
V Vh ，通常装料系数 0.6～0.85 ，如果物料在反应 2
4 Di
应取较低值， 过程中产生泡沫或呈沸腾状态， 一般为 0.6～0.7； 如果反应状态平稳，
釜式反应器(一)
反 应 器 流 动 模 型
理想流动模型 理想混合流动模型
非理想流动
模块一釜式反应器
（一）理想流动模型 1.理想置换流动模型
理想置换流动模型也称作平推流模型或活塞流模型。 任一截面的物料如同气缸活塞一样在反应器中移动，垂 直于流体流动方向的任一横截面上所有物料质点的年龄 相同，是一种返混量为零的极限流动模型。
1.非理想流动形成的原因
1.滞留区的存在 2.沟流和短路 3.循 环 流 4.流体流速分布 不均匀 5.扩 散
滞留区是指反应器内流体流动极慢以至几乎不流 动的区域，也称死角、死区。由于滞留区的存在， 使得部分流体的停留时间极长。滞留区主要产生 于设备的死角中，如设备两端、挡板与设备壁的 在固定床反应器、填料塔以及滴流床反应器 交接处以及设备设有的其他障碍物时，最易产生 中，由于催化剂颗粒或填料装填不匀，造成一低 死角。若要减少滞留区的存在，主要通过合理的 阻力通道，使得部分流体快速从此通道流过从而 设计来保证。 形成沟流。 短路则是在设备设计不良时产生的现象，流 实际的釜式反应器、鼓泡塔和流化床中都存 体在设备内的停留时间极短，例如当设备的进出 由于流体在反应器内的径向流速分布不均匀， 在着流体的循环流动。 口离得太近时就会出现短路。 由于分子扩散及涡流扩散的存在而造成了物料质 从而造成流体在反应器内的停留时间不同。当 点之间的混合，使停留时间的分布偏离理想流动 反应器内流体的流速较小时，形成滞流，此时 状况。 流体在径向方向上的流速呈抛物线分布；当反 应器内流体的流速较大时，形成湍流，此时流 体在径向方向上的流速分布比较平坦。
一、反应器流动模型 二、均相反应动力学基础 三、釜式反应器的生产原理 四、多个理想连续釜式反应器的串联操作 五、连续操作釜式反应器的热稳定性
釜式反应器的传热教学案例
➢低温冷却剂
有些化工生产过程采用一般冷却方法难以达到，必须采用特殊的制 冷装置进行人工制冷。 一般多采用直接冷却方式，即利用制冷剂的蒸发直接冷却冷间内的 空气，或直接冷却被冷却物体。制冷剂一般有液氨、液氮等。成本 较高。 有些情况下则采用间接冷却方式，即被冷却对象的热量是通过中间 介质传送给在蒸发器中蒸发的制冷剂。中间介质起传送和分配冷量 的媒介作用，称为载冷剂。常用的载冷剂有三类，即水、盐水及有 机物载冷剂。
回流冷凝式:反应在沸腾下进行或蒸发量大的场合。
冷、热源的选择
低温冷源的选择 ➢ 冷却用水 ：水的冷却效果好，最为常用。随水的硬 度不同，对换热后的水出口温度有一定限制，一般不 宜超过60℃，在不宜清洗的场合不宜超过50℃，以免 水垢的迅速生成。
➢ 空气：在缺乏水资源的地方可采用空气冷却，其主要 缺点是给热系数低，需要的传热面积大。
当加热温度超过250℃时，可采用联苯混合物的蒸汽加热， 根据其冷凝液回流方法的不同，也可分为自然循环与强制循环。
➢电加热
是一种操作方便、热效率高、便于实现自控和遥控的一种高温加 热方法。有电阻加热、感应电流加热、短路电流加热三种类型。
➢烟道气加热
用煤气、天然气、石油加工废气或燃料油等燃烧时产生的高温烟 道气作热源加热设备，可用于300℃以上的高温加热。缺点是热 效率低，给热系数小，温度不易控制。可用于300℃以上的高温 加热。
1. 练习
1. 适用于粘稠物料的搅拌器是 ________。 2. A、框式 B、推进式 C、涡轮式 D、桨式 3. 对低粘度均相液体混合，应优先选择____________搅拌器。 4. A、螺带式 B、涡轮式 C、桨式 D、推进式 5. 对于气-液分散过程，应优先选择____________搅拌器。 6. A、锚式 B、涡轮式 C、桨式 D、推进式 7. 为维持200℃的反应温度，工业生产上常用_______作载热体。 8. A、水 B、导生油 C、熔盐 D、烟道气 反应器内壁衬有橡胶、瓷砖等非金属材料时，不宜采用夹套式换热。 含有固体颗粒的物料及粘稠的物料，不宜采用蛇管式换热器。
(完整word版)反应釜设计
第一章 反应釜釜体与传热装置搅拌设备常被称作搅拌釜（或搅拌槽），当搅拌设备用作反应器时，又被称为搅拌釜式反应器，有时简称反应釜。
釜体的结构型式通常是立式圆筒形，其高径比值主要依据操作容器的装液高径比以及装料系数大小而定。
传热方式有两种：夹套式壁外传热结构和釜体内部蛇管联合使用。
根据工艺需要，釜体上还需要安装各种工艺接管。
所以，反应釜釜体和传热装置设计的主要内容包括釜体的结构和部分尺寸、传热形式和结构、各种工艺接管的安设等。
1.1反应釜釜体1.1.1确定反应釜釜体的直径和高度在已知搅拌器的操作容积后，首先要选择筒体适宜的长径比（H/D i ），以确定筒体直接和高度。
选择筒体长径比主要考虑一下两方面因素：① 长径比对搅拌功率的影响：在转速不变的情况下，P ∝D 5(其中D ：搅拌器直径；P ：搅拌功率），P 随釜体直径的增大而增大很多，减小长径比只能无谓的损耗一些搅拌功率。
一次一般情况下，长径比应该大一点。
② 长径比对传热的影响：当容积一定时H/D i 越高越有利于传热。
长径比的确定通常采用经验值。
在确定反应釜直径和高度时，还应该根据反应釜操作时所允许的装料程度---装料系数η等予以综合考虑，通常装料系数η可取0.6-0.85.如果物料在反应过程中产生泡沫或沸腾状态，η应取较低值，一般为0.6-0.7；若反应状态平稳，可取0.8-0.85（物料粘度大时可取最大值）。
因此，釜体的容积V 与操作溶积V 0有如下关系：V=V 0/η…………………………………………………………………（1.1） 选取反应釜装料系数η=0.8，由V=V 0/η可得设备容积：V 0=V ×η=1×0.8=0.83m 选取H/D i =1.0，由公式m D H V D ii 08.10.10.14433=⨯⨯==ππ……………………………………（1.2）将计算结果圆整至公称直径标准系列，选取筒体直径D i =1000mm ，查《化工设备机械基础》表8-27，DN=1000mm 时的标准封头曲面高度h=250mm ，直边高度h 2=25mm ，封头容积V h =0.1513m ，由手册查得每一米高的筒体容积为3195.0m V =。
精细化工过程与设备教案 第二章 釜式反应器
第二章釜式反应器§2.1 概述精细化工生产中经常遇到气－液、液－液和液－固相反应，应用最为广泛的一类反应设备是釜式反应器。
它们被用于进行许多不同的反应过程，例如：硝化、还原、磺化、碱熔、氯化和缩合等，以及各种辅助过程，例如：溶解、稀释、中和、酸化、混合等。
图2.1是一种标准的釜式反应器。
它由钢板卷焊制成圆筒体，再焊接上由钢板压制的标准釜底，并配上釜盖、夹套、搅拌器等部件。
左图是一种典型的釜式反应器，由图可见其结构主要由以下几部分组成：壳体结构、搅拌器、密封装置和换热装置。
釜式反应器具有各种各样的搅拌装置、不同形式的传热装置，并且同时又装配着许多零件，这些零件和结构往往也可能以不同的组合形式出现在其它形式的反应设备中，因此我们仔细研究这类设备的结构之后，对于其他形式的反应器的结构也就不难理解和掌握了。
釜式反应器一般在常压之下操作，也可以在加压之下操作。
但即使是在常压之下操作的反应釜，一般也将它设计到能耐三个大气压，因为工业上常利用压缩气体从设备内压出液体物料。
而压料用的压缩气体的压力一般在三个大气压以下。
既然有在加压之下使用的可能性，那么就必须具有能保证内部空间密闭性的结构。
这种密闭结构对于那些能放出具有危险性（易燃、易爆、有毒）的蒸汽或气体的物料也是必须的。
因此按照3－4个大气压设计的反应釜是应用得非常广泛的一类设备。
§2.2釜式反应器的壳体结构（1）罐体碟形球形锥形平面形图2.3 釜式反应器的壳体结构釜式反应器容积和结构尺寸，有国家标准。
在选型和设计时可以参考。
釜式反应器的壳体结构包括筒体、底、盖（或称封头）、手孔或人孔、视镜及各种工艺接管口等。
釜式反应器的筒体皆制成圆筒形。
釜底和釜盖常用的形状有平面形、碟形、椭圆形和球形，釜底也有锥形，见图。
图2.4 罐体及罐体的焊接罐体是将钢板卷成圆筒形，沿着直线进行V形加强焊而制成的。
罐体的高度，除了应符合生产过程的要求外，通常尽可能使罐体的高度接近罐体的直径，或尽可能按钢板的规格考虑。