搅拌釜式反应器(行业特制)
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釜式及均相管式反应器
某制药企业采用鼓泡釜式反应器进行药物合成，通过引入自动化控制系统和优化 传热方式，实现了反应器温度、压力等参数的精确控制，提高了产品质量和生产 效率。
05
均相管式反应器设计要点及优化措施
设计要点
反应器类型的选择
根据反应特性和工艺要求，选择合适 的反应器类型，如釜式反应器、管式 反应器等。
反应条件的确定
04
釜式反应器设计要点及优化措施
设计要点
反应器类型选择
根据反应特性和工艺要求，选择合适 的釜式反应器类型，如搅拌釜、鼓泡 釜等。
安全防护设计
设置安全阀、爆破片、压力表等安全 附件，确保反应器安全运行。
01
02
材质选择
考虑反应介质、温度、压力等因素， 选用合适的材质，如不锈钢、搪瓷、 陶瓷等。
03
3
新能源领域
釜式及均相管式反应器在新能源领域也有广泛应 用，如用于燃料电池中的电化学反应、太阳能电 池中的光电转换过程等。
THANKS
感谢观看
高传热系数，降低能耗。
强化传质过程
通过改进反应器内部结构或增 加搅拌装置等措施，强化反应 物之间的传质过程，提高反应 速率。
优化操作条件
根据实验结果和模拟分析，调 整操作条件，如温度、压力等 ，以提高反应效率和产物质量 。
实现自动化控制
引入先进的控制系统，实现反 应过程的自动将产物 从反应器中分离出来 ，进行后续处理。
02
均相管式反应器概述
定义与原理
定义
均相管式反应器是一种在化学反应过 程中，反应物和产物在同一相态（气 态或液态）中进行连续流动的管状反 应器。
原理
反应物在管式反应器中连续流动，通 过管壁或管内催化剂的作用，在特定 的温度和压力条件下进行化学反应， 生成所需的产物。
05
均相管式反应器设计要点及优化措施
设计要点
反应器类型的选择
根据反应特性和工艺要求，选择合适 的反应器类型，如釜式反应器、管式 反应器等。
反应条件的确定
04
釜式反应器设计要点及优化措施
设计要点
反应器类型选择
根据反应特性和工艺要求，选择合适 的釜式反应器类型，如搅拌釜、鼓泡 釜等。
安全防护设计
设置安全阀、爆破片、压力表等安全 附件，确保反应器安全运行。
01
02
材质选择
考虑反应介质、温度、压力等因素， 选用合适的材质，如不锈钢、搪瓷、 陶瓷等。
03
3
新能源领域
釜式及均相管式反应器在新能源领域也有广泛应 用，如用于燃料电池中的电化学反应、太阳能电 池中的光电转换过程等。
THANKS
感谢观看
高传热系数，降低能耗。
强化传质过程
通过改进反应器内部结构或增 加搅拌装置等措施，强化反应 物之间的传质过程，提高反应 速率。
优化操作条件
根据实验结果和模拟分析，调 整操作条件，如温度、压力等 ，以提高反应效率和产物质量 。
实现自动化控制
引入先进的控制系统，实现反 应过程的自动将产物 从反应器中分离出来 ，进行后续处理。
02
均相管式反应器概述
定义与原理
定义
均相管式反应器是一种在化学反应过 程中，反应物和产物在同一相态（气 态或液态）中进行连续流动的管状反 应器。
原理
反应物在管式反应器中连续流动，通 过管壁或管内催化剂的作用，在特定 的温度和压力条件下进行化学反应， 生成所需的产物。
化学反应工程第2讲 釜式反应器资料
2018/10/20
《化学反应工程》
20
• 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。
2018/10/20
《化学反应工程》
21
2018/10/20
《化学反应工程》
22
2018/10/20
《化学反应工程》
23
2018/10/20
1、式搅拌器主要用于流体的循环， 不能用于气液分散操作。 2、折叶式比平直叶式功耗少，操 作费用低，故折叶桨使用较多。
桨式搅拌器常用参数（表8-5）
推进式搅拌器
推进式搅拌器常用参数（表8-6）
推进式搅拌器的特点
轴向流搅拌器
循环量大，搅拌功率小
常用于低粘流体的搅拌 结构简单、制造方便
搅拌器的常见种类及其应用
• 5、锚式搅拌器 • 锚式搅拌器顾名思义，叶片形状与船 舶的锚极为相似。锚式搅拌器的叶片尺寸 与搅拌槽尺寸相近，两者在组合后只留有 极小的间隙，这样锚式搅拌器的叶片在旋 转时能清除搅拌槽内壁上的反应物，维持 搅拌器的搅拌效果。 • 锚式搅拌器可用于搅拌粘度较高的物料。
6、螺带式搅拌器 • 螺带式搅拌器的叶片为螺带状，螺带的数 量为两到三根，被安装在搅拌器中央的螺 杆上，螺带式搅拌器的螺距决定了螺带的 外径。螺带式搅拌器通常是在层流状态下 操作。 • 适用于粘稠度高的液体和拟塑性的流体混 合。
2018/10/20
《化学反应工程》
8
• 由于材料Q235A不耐酸性介质腐蚀，常用 的还有不锈钢材料制的反应釜，可以耐一 般酸性介质。经过镜面抛光的不锈钢制反 应釜还特别适用于高粘度体系聚合反应。 • 铸铁反应釜在氯化、磺化、硝化、缩合、 硫酸增浓等反应过程中使用较多。
连续搅拌釜式反应器(CSTR)控制系统设计 连续
连续连续搅拌釜式反应器搅拌釜式反应器搅拌釜式反应器（（CSTR ）控制系统设计1. 前言连续搅拌釜式反应器（continuous stirred tank reactor ，简称为CSTR ）是聚合化学反应中广泛使用的一种反应器，该对象是过程工业中典型的、高度非线性的化学反应系统。
在早期反应釜的自动控制中，将单元组合仪表组成位置式控制装置，但是化学反应过程一般都有很强的非线性和时滞性，采用这种简单控制很难达到理想的控制精度。
随着计算机技术和PLC 控制器的发展，越来越多的化学反应采用计算机控制系统，控制方法主要为数字PID 控制。
但PID 控制是一种基于对象有精确数学模型的线性过程，而CSTR 模型最主要的一个特征就是非线性，因此PID 控制在这一过程中的应用受到限制。
随着现代控制理论和智能控制的发展，更加先进有效的控制方法应用于CSTR 的控制，如广义预测控制，神经模糊逆模PID 复合控制，自抗扰控制，非线性最优控制，基于逆系统方法控制，基于补偿算子的模糊神经网络控制，CSTR 的非线性H ∞控制等。
但任何一种复杂的化工反应过程都不能用一种简单的控制方式达到理想的控制效果。
目前先进的反应釜智能控制技术就是将智能控制理论和传统的控制方法相结合，如钟国情、何应坚等于1998年对基于专家系统的CSTR 控制系统进行了研究[1]，宫会丽、杨树勋等于2003年发表了关于PID 参数自适应控制的新方法[2]，冯斌、须文波等于1999年阐述了利用遗传算法的寻优PID 参数的模型参考自适应控制方法等[3]。
但由于这些控制方法的算法比较复杂，在算法的工程实现、现场调试及通用型方面存在着局限性，因此研究一种相对简单实用的CSTR 控制方法，更易为工程技术人员所接受。
本文在对CSTR 过程及其数学模型进行详细分析的基础上，针对过程的滞后性，采用Smith 预估算法与PID 控制相结合的方法实现CSTR 过程的控制，该方法具有实用性强及控制方法简单等特点，基于西门子PCS7系统完成了CSTR 过程控制系统设计。
2.1釜式反应器的结构与特点
想一想： 每种换热装置名称对应哪个示意图？ A.夹套式 B.蛇管式 C.列管式 D.外部循环式 D.直接火热式 E.回流冷凝式
1.
2.
3.
4.
5.
6.
釜式反应器
化工
①夹套式
夹套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。当反应釜容积不大、需传热面积较小、 载热体压力不高时宜使用。
釜式反应器
釜式反应器
化工
⑤ 回流冷凝式
当物料在沸腾的状态下进行反应，可利用部分物料 气化撤热，气化后的物料经釜外冷凝器冷凝后回流入釜。
釜式反应器
化工
⑥直接火热式
当反应温度高达873K以上时，应采用直接火 热式或者电感加热式换热器。
总结：你学到了什么？
化工
釜式反应器基础知识 釜式反应器的特点 釜式反应器的安保和维护 釜式反应器的操作方法
化工
2.1 釜式反应器的 结构与特点
釜式反应器
化工
1、带有搅拌装置且高径比不大的反应设备。
2、特点 ➢有液相参与的反应 ➢适用于常压、低压操作，适 应性强，易于清理 ➢体积偏大，生产能力低，不 适合转化率高的反应
釜式反应器
化工
3.釜式反应器由哪些部分构成？
壳体
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ换热装置
反
应
搅拌装置
釜
传动装置
轴封装置
壳体和搅拌器可选用碳钢材料，为了防腐效果，可有内衬。
釜式反应器
化工
（1）壳体
主要包括筒体、底、盖、手孔或人孔、视镜及各种工 艺接管口。常用的形状如下：
釜式反应器
化工
（2）搅拌器
其作用是强化反应物料的均匀混合，从而强化传质、 传热，常见的搅拌器形式有：
1.
2.
3.
4.
5.
6.
釜式反应器
化工
①夹套式
夹套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。当反应釜容积不大、需传热面积较小、 载热体压力不高时宜使用。
釜式反应器
釜式反应器
化工
⑤ 回流冷凝式
当物料在沸腾的状态下进行反应，可利用部分物料 气化撤热，气化后的物料经釜外冷凝器冷凝后回流入釜。
釜式反应器
化工
⑥直接火热式
当反应温度高达873K以上时，应采用直接火 热式或者电感加热式换热器。
总结：你学到了什么？
化工
釜式反应器基础知识 釜式反应器的特点 釜式反应器的安保和维护 釜式反应器的操作方法
化工
2.1 釜式反应器的 结构与特点
釜式反应器
化工
1、带有搅拌装置且高径比不大的反应设备。
2、特点 ➢有液相参与的反应 ➢适用于常压、低压操作，适 应性强，易于清理 ➢体积偏大，生产能力低，不 适合转化率高的反应
釜式反应器
化工
3.釜式反应器由哪些部分构成？
壳体
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ换热装置
反
应
搅拌装置
釜
传动装置
轴封装置
壳体和搅拌器可选用碳钢材料，为了防腐效果，可有内衬。
釜式反应器
化工
（1）壳体
主要包括筒体、底、盖、手孔或人孔、视镜及各种工 艺接管口。常用的形状如下：
釜式反应器
化工
（2）搅拌器
其作用是强化反应物料的均匀混合，从而强化传质、 传热，常见的搅拌器形式有：
第三章 釜式反应器
������������
1
= − ln 1 − ������
1 − ������
������
化学反应工程——釜式反应器
7
t与CA0有关 t与CA0无关
2. 间歇反应器的反应体积：
������ = ������ ������ + ������
式中： Q0— 单位时间内处理的反应物料的体积（由生产任务决定） t— 反应时间 t0— 辅助时间
1 − ������
������������
������������
1 反应时间：������ =
������������
������������ 1 − ������
若 ������ ≠ 1
t = 1 − ������
−1
������ − 1 ������������
若 ������ = 1
1 ������ = ������
������ = = ������ ������
(5)
������������
初 始 条 件 ： t=0时，CA=CA0 ; CP=0; CQ=0
对 ( 4 ) 积 分 得 ： ∴ ������ =
ln =
ln
(6)
由此式可求得为达到一定的XA所需要的反应时间,式（6）也可写成：
������ = ������ exp − ������ + ������ ������
1 − exp − ������ + ������ ������
������ + ������
两种产物的浓度之比，在任何反应时间下均等于两个反应的速率常数之比。
化学反应工程——釜式反应器
16
均相反应器的选择—釜式反应器应用与分类
釜体的直边高度为：
h VT 2 V封 ＝ 6.667 2 0.131 1.83 ＝2.020 m
0.785 D 2
0.785 1.82
釜体实际高度为：
1、夹套的结构形式
二、夹套的结构与尺寸
• 在容器外侧，用焊接或法兰连接方式装设各种形状的钢结构，使其与 容器外壁形成密闭的空间。
• 此空间内通入加热或冷却介质，可加热或冷却容器内的物料。
对于发酵类物料的反应，为使通入的空气能与发酵液充分 接触，需要有一定的液位高度，故筒体的高度不宜太矮。
采用夹套传热结构，单从传热角度考虑，一般也希望筒体
高一些。
釜体的几何尺寸要求
化工 工艺 要求
H/Di
▼ 一般反应釜
○ 液-液相或液-固相物料 1～1.3
○ 气-液相物料
1～2
▼ 发酵罐类
○ 气-液相物料
机械搅拌 Text
气流搅拌
射流搅拌 静态搅拌
电磁搅拌
按材质分类
釜式反应器
Text 玻璃釜式反应器
搪瓷釜式反应器
铸铁釜式反应器
钢制釜式反应器
按材质分类
钢制反应器：普通碳钢、不锈钢，可以耐一般酸性介质，经 过镜面抛光的不锈钢釜适用于高粘度体系聚合反应。 铸铁反应器：铸铁，在硝化、磺化、缩合、硫酸增浓等反应 过程应用较多。 搪瓷反应器：在碳钢锅的内表面上涂含二氧化硅的玻璃釉， 经过高温烧制，形成玻璃搪层。具有耐腐蚀性、耐热性、耐 冲击性。
反应釜直径D0与筒体高度H的确定
例6-1 有一变容反应体系，采用搅拌釜反应器，日产 量Wd=26.6t·d-1,间歇操作。τR＝3h、τa=0.5h、 ρm ＝ 970kg·m-3 、 体 积 收 缩 系 数 ε ＝ -0.2 、 φ ＝ 0.6、H/D＝1.5～2，上下封头均用标准椭圆封头， 如本题附图所示，确定反应器几何外形尺寸。
h VT 2 V封 ＝ 6.667 2 0.131 1.83 ＝2.020 m
0.785 D 2
0.785 1.82
釜体实际高度为：
1、夹套的结构形式
二、夹套的结构与尺寸
• 在容器外侧，用焊接或法兰连接方式装设各种形状的钢结构，使其与 容器外壁形成密闭的空间。
• 此空间内通入加热或冷却介质，可加热或冷却容器内的物料。
对于发酵类物料的反应，为使通入的空气能与发酵液充分 接触，需要有一定的液位高度，故筒体的高度不宜太矮。
采用夹套传热结构，单从传热角度考虑，一般也希望筒体
高一些。
釜体的几何尺寸要求
化工 工艺 要求
H/Di
▼ 一般反应釜
○ 液-液相或液-固相物料 1～1.3
○ 气-液相物料
1～2
▼ 发酵罐类
○ 气-液相物料
机械搅拌 Text
气流搅拌
射流搅拌 静态搅拌
电磁搅拌
按材质分类
釜式反应器
Text 玻璃釜式反应器
搪瓷釜式反应器
铸铁釜式反应器
钢制釜式反应器
按材质分类
钢制反应器：普通碳钢、不锈钢，可以耐一般酸性介质，经 过镜面抛光的不锈钢釜适用于高粘度体系聚合反应。 铸铁反应器：铸铁，在硝化、磺化、缩合、硫酸增浓等反应 过程应用较多。 搪瓷反应器：在碳钢锅的内表面上涂含二氧化硅的玻璃釉， 经过高温烧制，形成玻璃搪层。具有耐腐蚀性、耐热性、耐 冲击性。
反应釜直径D0与筒体高度H的确定
例6-1 有一变容反应体系，采用搅拌釜反应器，日产 量Wd=26.6t·d-1,间歇操作。τR＝3h、τa=0.5h、 ρm ＝ 970kg·m-3 、 体 积 收 缩 系 数 ε ＝ -0.2 、 φ ＝ 0.6、H/D＝1.5～2，上下封头均用标准椭圆封头， 如本题附图所示，确定反应器几何外形尺寸。
釜式反应器—釜式反应器的结构
➢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。
➢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，所起作用从外型上是一高径比接近于一的圆筒型反应器。
反应器结构:反应器筒体、各种接管、搅拌装置、密
封装置和换热装置等 。
釜式反应器的基本结构
基本结构：壳体结构、搅拌器、密封装置、换热装置
反应器的筒体皆为圆筒形。底、盖常用的 形状有平面形、碟形、椭圆形和球形，也 有的釜底为锥形。
•
反应釜的顶盖也叫上封头，通过法兰将顶盖
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。
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。
釜式反应器的传动和密封装置
电动机
03 第三章 釜式反应器1
（3-6）
nA0 dX A Vr R A
（3-7）
（3-7）适用于多相，均相及等温，非等温的间歇 反应过程
义：
nA0 c A0 Vr
X Af 0
∴
t c A0
1 dX A R A
（3-8）
若进行a级单一不可逆反应
R A rA k c A
LOGO
化学反应工程
第三章 釜式反应器
1
LOGO
第三章—釜式反应器
连续搅拌釜式反应器
重点掌握: 等温间歇釜式反应器的计算（单一反应、平行与连串反应）。 连续釜式反应器的计算 。 空时和空速的概念及其在反应器设计计算中的应用。 连续釜式反应器的串联和并联。 釜式反应器中平行与连串反应选择性的分析，连接和加料方式 的选择。 连续釜式反应器的质量、热量衡算式的建立与应用。 深入理解： 变温间歇釜式反应器的计算。 广泛了解： 串联釜式反应器最佳体积的求取方法。 连续釜式反应器的多定态分析与计算。 产生多定态点的原因，着火点与熄火点的概念。
j 1
M
（3-2）
ij
关键组分i 在第j个独立均 相反应中的化学计量数
反应物: 产物:
Ri 0
Ri 0
I. 定态操作，累积速率dni/dt，则式（3-1）化为
连续釜式反应器的物料衡算式
Q0 ci 0 Qci Vr i j rj
j 1
M
i 1, 2,, K
（3.4）
dFR 令： dt 0
（3-15）
根据函数求极值方法，目标函数对t求导， （3-16）
dcR cR 得： dt t t0
（3-17）
（3-17）即为FR最大时必须满足的条件，此 时的t即为最优反应时间tm。
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17 机械搅拌反应器
机械搅拌反应器(搅拌釜式反应器)
适用于各种物性（如粘度、密度）和各种操作条 件（温度、压力）的反应过程，应用于合成塑料、 合成纤维、合成橡胶、医药、农药、化肥、染料、 涂料、食品、冶金、废水处理等行业。
讲课课件
1
应用
化学反应、生物反应、混合、分散、溶解、 结晶、萃取、吸收或解吸、传热等操作。
流型 流体循环流动的途径。
讲课课件
29
一、流型
流型与搅拌的关系
流型决定因素
流型与搅拌效果、搅拌功 率的关系十分密切。搅拌 器的改进和新型搅拌器的 开发往往从流型着手。
取决于搅拌器的形式、搅拌 容器和内构件几何特征，以 及流体性质、搅拌器转速等 因素。
载热介质流经夹套与筒体的环形面积，流道面积大、 流速低、传热性能差。
提高传热效率的措施：
① 在筒体上焊接螺旋导流板，减小流道截面积，
增加冷却水流速，见图17－1；
② 进口处安装扰流喷嘴，使冷却水呈湍流状态，
提高传热系数；
③ 夹套的不同高度处安装切向进口，提高冷却
水流速，增加传热系数。
讲课课件
15
2．型钢夹套 构成——角钢与筒体焊接组成，见图17—5。
6. 支座，小型用悬挂式支座，大型用裙式支座或支承 式支座。
7. 装料系数（对容积而言），通常取0.6～0.85。有 泡沫或呈沸腾状态取0.6～0.7；平稳时取0.8～0.85。
容积
直立式搅拌容器 筒体和下封头两部分容积之和
卧式搅拌容器
筒体和左右两封头容积之和
讲课课件
5
表17—1 几种搅拌设备筒体的高径比
结构
螺旋形缠绕在筒体外侧 沿筒体轴向平行焊在筒体外侧
图17-7
沿筒体圆周方向平行焊接在筒体外侧
讲课课件
18
(a) 半圆管
图17-6 半圆管夹套二种结构
讲课课件
19
图17-6 半圆管夹套二种结构
讲课课件
20
b L3
L3 L2
L
t1
(a)螺旋形缠绕
图17-7 半圆讲管课课夹件套的安装
21
图17-6 半圆管讲夹课课套件 的安装
结构
组成——搅拌容器和搅拌机两大部。
由筒体、换热元件 及内构件组成
由搅拌器、搅拌轴及其密封 装置、传动装置等组成
讲课课件
2
1—电动机； 2—减速机； 3—机架； 4—人孔； 5—密封装置； 6—进料口； 7—上封头； 8—筒体： 9—联轴器； 10—搅拌轴；
11—夹套； 12—载热介质出口； 13—挡板； 14—螺旋导流板； 15—轴向流搅拌器； 16—径向流搅拌器； 17—气体分布器； 18—下封头； 19—出料口； 20—载热介质进口； 21—气体进口
D1
t1
D2
e
b
dmin
讲课课件
图17-9 短管支撑式蜂窝夹套
用冲压的小锥体 或钢管做拉撑体。 蜂窝孔在筒体上 呈正方形或三角 形布置
25
二、内盘管
常采用 内盘管
当反应器的热量仅靠外夹套传热，换热面积不够时
结构特点 浸没在物料中，热量损失小，传热效果好，检修较困难。
分类
螺旋形盘管 竖式蛇管
图17-10 图17-11
种类
罐内物料类型
高径比
一般搅拌罐
聚合釜 发酵罐类
液-固相、液－液相 气－液相
悬浮液、乳化液 发酵液
1～1.3 1～2 2.08～3.85 1.7～2.5
讲课课件
6
换热元件
换热元件
夹套 内盘管
优先采用夹套，减少 容器内构件，便于清 洗，不占有效容积。
讲课课件
7
一、夹套结构
夹套
在容器外侧，用焊接或法兰连接方式装设各种形 状的钢结构，使其与容器外壁形成密闭的空间。 此空间内通入加热或冷却介质，可加热或冷却容 器内的物料。
D t1
(b)平行排管
22
4．蜂窝夹套
特点
以整体夹套为基础，采取折边或短管等加强措施； 提高筒体的刚度和夹套的承压能力，减少流道面积； 减薄筒体壁厚，强化传热效果。
结构折边式Biblioteka 拉撑式讲课课件23
D1
t1
夹套向内折边与筒 体贴合好, 再进行 焊接的结构
D2
t2
A
b
A向
讲课课件
24
图17-8 折边式蜂窝夹套
9
1. 整体夹套
U型 圆筒型
圆筒和下封头都包有夹套，传 热面积大，最常用结构
传热面积较小，适用于换热 量要求不大的场合
讲课课件
10
t
DD
t
DD
tj
Dj Dj
tj
Dj Dj
(a) 圆筒型
(b) U型
图1讲7课-2课件整体夹套
11
连接方式
可拆卸式
用于夹套内载热介质易结 垢、需经常清洗的场合。
不可拆卸式
结构
沿筒体外壁轴向布置 沿筒体外壁螺旋布置
型钢的刚度大， 弯曲成螺旋形 时加工难度大
讲课课件
16
(a)螺旋形角钢互搭式 图17-5 型讲课钢课夹件 套结构
(b)角钢螺旋形17 缠绕
3．半圆管夹套
特性—— 半圆管或弓形管由带材压制而成，加工方便。 当载热介质流量小时宜采用弓形管。
缺点：焊缝多，焊接工作量大， 筒体较薄时易造成焊接 变形。见图17—6。
夹套肩与筒体的联接处， 做成锥形的称为封口锥， 做成环形的称为封口环， 见图17—3。
讲课课件
12
(a)封口锥 图17-3 夹套肩讲课与课件筒体的连接结构 (b)封1口3 环
t 2 t 1 t2 t 1
t1
t3
dd11
d1
封口锥 图17-4 夹套底讲课与课封件 头连接结构
封口环
14
介质流通特点
讲课课件
26
D
图17-10 螺旋形盘管
d
讲课课件
27
D
对称布置的几组 竖式蛇管：
传热 挡板作用
d
讲课课件 图17-11竖式蛇管 28
搅拌器
1、 搅拌器与流动特征
定义 搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶轮，是搅拌反应器的关键 部件。
功能 提供过程所需要的能量和适宜的流动状态。
原理 搅拌器旋转时把机械能传递给流体，在搅拌器附近形 成高湍动的充分混合区，并产生一股高速射流推动液 体在搅拌容器内循环流动。
讲课课件
图17-1 通气式搅拌反应器
典型结构 3
结构
17.1 搅拌容器
1. 圆筒体，封头（椭圆形、锥形和平盖，椭圆 形封头应用最广）。
2. 各种接管，满足进料、出料、排气等要求。
3. 加热、冷却装置：设置外夹套或内盘管。
4. 上封头焊有凸缘法兰，用于搅拌容器与机架
的连接。
讲课课件
4
5. 传感器，测量反应物的温度、压力、成分及其它参 数。
结构型式
整体夹套 型钢夹套 半圆管夹套 蜂窝夹套等
讲课课件
8
表17—2 各种碳钢夹套的适用温度和压力范围
夹套型式 整体夹套 U型
圆筒型 型钢夹套 蜂窝夹套 短管支撑式 折边锥体式 半圆管夹套
最高温度/℃ 最高压力/MPa
350
0.6
300
1.6
200
2.5
200
2.5
250
4.0
350
6.4
讲课课件
机械搅拌反应器(搅拌釜式反应器)
适用于各种物性（如粘度、密度）和各种操作条 件（温度、压力）的反应过程，应用于合成塑料、 合成纤维、合成橡胶、医药、农药、化肥、染料、 涂料、食品、冶金、废水处理等行业。
讲课课件
1
应用
化学反应、生物反应、混合、分散、溶解、 结晶、萃取、吸收或解吸、传热等操作。
流型 流体循环流动的途径。
讲课课件
29
一、流型
流型与搅拌的关系
流型决定因素
流型与搅拌效果、搅拌功 率的关系十分密切。搅拌 器的改进和新型搅拌器的 开发往往从流型着手。
取决于搅拌器的形式、搅拌 容器和内构件几何特征，以 及流体性质、搅拌器转速等 因素。
载热介质流经夹套与筒体的环形面积，流道面积大、 流速低、传热性能差。
提高传热效率的措施：
① 在筒体上焊接螺旋导流板，减小流道截面积，
增加冷却水流速，见图17－1；
② 进口处安装扰流喷嘴，使冷却水呈湍流状态，
提高传热系数；
③ 夹套的不同高度处安装切向进口，提高冷却
水流速，增加传热系数。
讲课课件
15
2．型钢夹套 构成——角钢与筒体焊接组成，见图17—5。
6. 支座，小型用悬挂式支座，大型用裙式支座或支承 式支座。
7. 装料系数（对容积而言），通常取0.6～0.85。有 泡沫或呈沸腾状态取0.6～0.7；平稳时取0.8～0.85。
容积
直立式搅拌容器 筒体和下封头两部分容积之和
卧式搅拌容器
筒体和左右两封头容积之和
讲课课件
5
表17—1 几种搅拌设备筒体的高径比
结构
螺旋形缠绕在筒体外侧 沿筒体轴向平行焊在筒体外侧
图17-7
沿筒体圆周方向平行焊接在筒体外侧
讲课课件
18
(a) 半圆管
图17-6 半圆管夹套二种结构
讲课课件
19
图17-6 半圆管夹套二种结构
讲课课件
20
b L3
L3 L2
L
t1
(a)螺旋形缠绕
图17-7 半圆讲管课课夹件套的安装
21
图17-6 半圆管讲夹课课套件 的安装
结构
组成——搅拌容器和搅拌机两大部。
由筒体、换热元件 及内构件组成
由搅拌器、搅拌轴及其密封 装置、传动装置等组成
讲课课件
2
1—电动机； 2—减速机； 3—机架； 4—人孔； 5—密封装置； 6—进料口； 7—上封头； 8—筒体： 9—联轴器； 10—搅拌轴；
11—夹套； 12—载热介质出口； 13—挡板； 14—螺旋导流板； 15—轴向流搅拌器； 16—径向流搅拌器； 17—气体分布器； 18—下封头； 19—出料口； 20—载热介质进口； 21—气体进口
D1
t1
D2
e
b
dmin
讲课课件
图17-9 短管支撑式蜂窝夹套
用冲压的小锥体 或钢管做拉撑体。 蜂窝孔在筒体上 呈正方形或三角 形布置
25
二、内盘管
常采用 内盘管
当反应器的热量仅靠外夹套传热，换热面积不够时
结构特点 浸没在物料中，热量损失小，传热效果好，检修较困难。
分类
螺旋形盘管 竖式蛇管
图17-10 图17-11
种类
罐内物料类型
高径比
一般搅拌罐
聚合釜 发酵罐类
液-固相、液－液相 气－液相
悬浮液、乳化液 发酵液
1～1.3 1～2 2.08～3.85 1.7～2.5
讲课课件
6
换热元件
换热元件
夹套 内盘管
优先采用夹套，减少 容器内构件，便于清 洗，不占有效容积。
讲课课件
7
一、夹套结构
夹套
在容器外侧，用焊接或法兰连接方式装设各种形 状的钢结构，使其与容器外壁形成密闭的空间。 此空间内通入加热或冷却介质，可加热或冷却容 器内的物料。
D t1
(b)平行排管
22
4．蜂窝夹套
特点
以整体夹套为基础，采取折边或短管等加强措施； 提高筒体的刚度和夹套的承压能力，减少流道面积； 减薄筒体壁厚，强化传热效果。
结构折边式Biblioteka 拉撑式讲课课件23
D1
t1
夹套向内折边与筒 体贴合好, 再进行 焊接的结构
D2
t2
A
b
A向
讲课课件
24
图17-8 折边式蜂窝夹套
9
1. 整体夹套
U型 圆筒型
圆筒和下封头都包有夹套，传 热面积大，最常用结构
传热面积较小，适用于换热 量要求不大的场合
讲课课件
10
t
DD
t
DD
tj
Dj Dj
tj
Dj Dj
(a) 圆筒型
(b) U型
图1讲7课-2课件整体夹套
11
连接方式
可拆卸式
用于夹套内载热介质易结 垢、需经常清洗的场合。
不可拆卸式
结构
沿筒体外壁轴向布置 沿筒体外壁螺旋布置
型钢的刚度大， 弯曲成螺旋形 时加工难度大
讲课课件
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(a)螺旋形角钢互搭式 图17-5 型讲课钢课夹件 套结构
(b)角钢螺旋形17 缠绕
3．半圆管夹套
特性—— 半圆管或弓形管由带材压制而成，加工方便。 当载热介质流量小时宜采用弓形管。
缺点：焊缝多，焊接工作量大， 筒体较薄时易造成焊接 变形。见图17—6。
夹套肩与筒体的联接处， 做成锥形的称为封口锥， 做成环形的称为封口环， 见图17—3。
讲课课件
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(a)封口锥 图17-3 夹套肩讲课与课件筒体的连接结构 (b)封1口3 环
t 2 t 1 t2 t 1
t1
t3
dd11
d1
封口锥 图17-4 夹套底讲课与课封件 头连接结构
封口环
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介质流通特点
讲课课件
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D
图17-10 螺旋形盘管
d
讲课课件
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D
对称布置的几组 竖式蛇管：
传热 挡板作用
d
讲课课件 图17-11竖式蛇管 28
搅拌器
1、 搅拌器与流动特征
定义 搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶轮，是搅拌反应器的关键 部件。
功能 提供过程所需要的能量和适宜的流动状态。
原理 搅拌器旋转时把机械能传递给流体，在搅拌器附近形 成高湍动的充分混合区，并产生一股高速射流推动液 体在搅拌容器内循环流动。
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图17-1 通气式搅拌反应器
典型结构 3
结构
17.1 搅拌容器
1. 圆筒体，封头（椭圆形、锥形和平盖，椭圆 形封头应用最广）。
2. 各种接管，满足进料、出料、排气等要求。
3. 加热、冷却装置：设置外夹套或内盘管。
4. 上封头焊有凸缘法兰，用于搅拌容器与机架
的连接。
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5. 传感器，测量反应物的温度、压力、成分及其它参 数。
结构型式
整体夹套 型钢夹套 半圆管夹套 蜂窝夹套等
讲课课件
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表17—2 各种碳钢夹套的适用温度和压力范围
夹套型式 整体夹套 U型
圆筒型 型钢夹套 蜂窝夹套 短管支撑式 折边锥体式 半圆管夹套
最高温度/℃ 最高压力/MPa
350
0.6
300
1.6
200
2.5
200
2.5
250
4.0
350
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