第十七章釜式反应器

效果。 结构形式有：圆形螺旋状、平面环形、U形立式、弹簧
同心圆组、并联形式等。
若数排蛇管沉浸于釜内，其内外圈距离t一般为（2~3） d。各圈垂直距离h一般为（1.5~2）d。最外圈直径Do一般 比筒体内径Di小200~300mm。
蛇管在筒体内需要固定，常见的固定形式。
蛇管常见的进出口结构
四、顶盖 反应釜的顶盖（上封头）为满足装拆需要常做成可拆
第十七章 搅拌反应釜
第一节 概述
一、反应釜的作用 ① 通过对参加反应的介质的充分搅拌，使物料混合均匀； ② 强化传热效果和相间传质； ③ 使气体在液相中做均匀分散； ④ 使固体颗粒在液相中均匀悬浮； ⑤ 使不相溶的另一液像均匀悬浮或充分乳化。
二、反应釜的设计 分类：工艺设计和机械设计两大部分。 工艺设计的内容：反应釜所需容积；传热面积及构成形式；
一、搅拌器类型 1.推进式搅拌器
形状：与船舶用螺旋桨相似。 制造特点：一般采用整体铸造方法。 常用材料：铸铁或不锈钢，也可采 用焊接成形。 特点：结构简单，制造加工方便， 工作时使液体产生轴向运动，液体剪切 作用小，上下翻滚效果好，主要适用于 黏度低，流量大的场合。
2. 桨式搅拌器 结构特点：结构较简单，一
实际使用时，可根据流动状态，搅拌目的，搅拌容量， 转速范围及液体最高黏度等。
三、搅拌轴 概念：是连接减速器和搅拌器而传递动力的构件。 性质：属于非标准件，需要自行设计。
1.进料管 结构形式：见图 结构特点：进料管一般设在顶部；进料管的下端一般成
45度的切口，以防物料沿壁面流动。
2. 出料管 分类：上出料管和下出料管两种形式。 下部出料适用：粘性大或有固体颗粒的介质。
当物料需要输送到较高位置或需要密闭输送时，必须装 设压料管，使物料从上部排出。
第三节 反应釜搅拌装置 目的：反应釜内的反应物借助搅拌器的搅拌， 达到物料充分混合，增强物料分子的碰撞，加快 反应速率，强化传质与传热效果，促进化学反应 的目的。 组成：包括搅拌器、搅拌轴、支承结构以及挡 板、导流筒等部件。
般由扁钢或角钢加工制成，也 可由合金钢，有色金属等制成。
分类：按桨叶安装方式，桨 式搅拌器可分为平直叶和折叶 式两种。
3. 涡轮式搅拌器 结构特点：如同
离心泵的翼轮，轮叶 上的叶片有平直形， 弯曲形等形状，涡轮 搅拌器形式较多。
分类：开启式和 带圆盘式两大类。
4. 锚式可框式及螺带式搅拌器 组成：由垂直桨叶和形状与底封头形状相同的水平桨叶。 铸造特点：整个旋转体可铸造而成也可由扁钢和钢板煨
釜体内筒通常为一圆柱形壳体，提供反应所 需空间；
传热装置的作用是满足反应所需温度条件； 搅拌装置包括搅拌器，搅拌轴等，是实现搅 拌工作部件； 传动装置包括电机，减速器，联轴器等附件， 它是提供搅拌的动力； 轴封装置是保证工作时形成密封条件，阻止 介质向外泄露的部件
第二节 筒体和传热装置
传热装置有夹套结构的壁外传热和釜内装设换热管传热 形式，应用最多是夹套传热。当反应釜采用衬里结构或夹套 传热不能满足温度要求时，常用蛇管传热方式。
式的。即通过法兰将顶盖与筒体相连接。 带有夹套的反应釜，其接管口大多开设在顶盖上。 结构形式：有平盖、碟形盖、锥型盖、而使用最多是
椭圆形盖。
五：筒体上的接管 反应釜筒体的接管主要有： 1、物料进出所需要的进料管和排出管； 2、用于安装检修的入孔或手孔； 3、观察物料搅拌和反应状态的视镜接管； 4、测量反应温度的温度计接口； 5、保证安全而设立的安全装置接管等
将上述两个公式整理得：
Di

3
4V0

H Di
即可根据反应所需容积V0和选定装料系数以及选择 的高径比H/Di，初步计算出釜体内径Di。然后，再将Di值 圆整成圆筒标准直径带入下式，计算出筒高度H。
V0
H

V

4
Di2



4
Di2
二、夹套 性质：搅拌反应釜最常用的传热结构。 组成：由圆柱形壳体和底封头。 与内筒的连接：有可拆和不可拆（焊接）连接两种形式。
1.可拆连接 结构：见图。 适用：用于操作条件较差，或
要求进行定期检查内筒外表面和需 经常清洗夹套的场合。
连接方式：内筒和夹套通过法 兰来连接的。
2. 不可拆连接 连接方式：见图 适用：碳钢制反应釜。 连接特点：密封可靠，制造加工简单。
三、蛇管 适用条件：如果所需传热面积较大，而夹套传热不能满
足要求，或不宜采用夹套传热时，可采用。 缺点：蛇管检修困难，还可能因冷凝液积聚而降低传热
一、内筒的直径和高度及壁厚确定 在实际操作时反应介质可能产生可能产生泡沫或呈现沸
腾状态，故筒体的实际容积V应大于所需容积V0,这种差异用 装料系数来考虑，即
V0=V (可取0.6～0.85) 当介质反应易产生泡沫或沸腾状态时，应取较小值， 一般为0.6～0.7； 当介质反应状态平稳时，可取为0.8～0.85； 若介质黏度大，则可取最大值。
搅拌器形式和功率、传速；管口方位布置等。
机械设计的内容一般包括： 1、确定反应釜结构形式和尺寸； 2、进行筒体，夹套，封头，搅拌轴等构成的强度计算； 3、根据工艺要求选用搅拌装置； 4、根据工艺条件选用轴封装置； 5、根据工艺条件选用传动装置。
三、搅拌反应釜的总体结构
组成：由筒体、传热装置、传动装置、 轴封装置和各种接管组成。
制。
螺带式 搅拌器
二、搅拌器的标准及选用 1. 搅拌器标准
现行标准有：桨式搅拌器（HG5-220-65）,蜗轮式搅拌器 （HG5-221-65）,推进式搅拌器（HG5-222-65）,钢制框架 式搅拌器（HG5-757-78）。
内容包括：结构形式、基本参数和尺寸、技术要求图纸 目录等三个部分。 2. 搅拌器类型选择
釜体的实际容积由圆筒部分的容积和底封头的容积构成。 筒体积为：
V


4
Di2 H


4
Di3
H Di

釜体容积的大小取决于筒体直径Di和高 度H的大小。若容积一定，则应考虑筒体高 度与直径的合适比例。当搅拌器转速一定时， 搅拌器的功率消耗与搅拌桨直径的5次方成 正比，若筒体直径增大，为保证搅拌效果， 所需搅拌桨直径也要大，此时功率消耗很大， 因此：直径不宜过大。