《反应设备》PPT课件VIP

第五章反应设备的使用与维护,第一节反应设备的应用及类型第二节反应器的结构及特点第三节反应设备的使用与维护,第一节反应设备的应用及类型,一、用于完成化学反应的设备称为反应设备。反应设备是化工生产中实现化工反应的主要设备，其中搅拌反应釜是一种典型的反应设备。它在一定的温度和压力下，将一定容积的多种物料混合搅拌，反应所放出或所需的热量有换热装置带走或输入，用于完成某些化学反应。例如，氨的合成反应就是经过造气、精致，得到一定比例、合格纯度的氮氢混和气后，在合成塔中以一定的压力、温度及催化剂的存在下起化学反应得到氨气。其他如染料、油漆、农药等工业也都有氧化，氯化、硫化、硝化等化学反应过程则更为普遍。,反应器的主要作用是提供反应场所，并维持一定的反应条件，使化学反应过程按预定的方向进行，得到合格的反应产物。,（1）满足化学动力学和传递过程的要求，做到反应速度快、选择性好、转化率高、目的产品多、副产物少。（2）能及时有效地输入或输出热量，维持系统的热量平衡，使反应过程在适宜的温度下进行。（3）有足够的机械强度和抗腐蚀能力，满足反应过程对压力的要求，保证设备经久耐用，生产安全可靠。（4）制造容易，安装检修方便，操作调节灵活，生产周期长。,二、反应设备的类型,在化工生产中，化学反应的种类很多，操作条件差异很大，物料的聚集状态也各不相同，使用反应器的种类也是多种多样。一般可按用途、操作方式、结构型式等进行分类。最常见的是按结构型式分类，可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。,第二节反应器的结构及特点,一、釜式反应器二、管式反应器三、鼓泡塔反应器四、固定床反应器五、流化床反应器,反应釜,一、釜式反应器,常见反应釜,釜式反应器也称槽式、锅式反应器。1.搅拌反应釜的主要结构及其用途1）釜体：是一个密闭容器，为物料进行化学反应提供一定的空间，通常由圆形筒体和上下封头组成。2）传热装置：反应釜内的化学反应通常伴有反应热，因此需要设置传热装置来输入或带走反应热，通常在釜体内设置蛇管或在釜体外设置夹套。,3）搅拌装置：为了使参加反应的各种物料混合均匀，加速反应的进行和便于控制反应速度。它由搅拌轴和搅拌器组成。4）轴封装置：由于搅拌轴是转动的，而釜体封头是静止的,为了避免介质通过转轴从釜内泄露或外部杂质进入釜内,因此必须进行密封，该密封称为“轴封”。有两种形式：机械密封、填料密封。5）其它附件：有人孔、手孔、各种接管、温度计、压力表、试镜和安全泄放装置等。,图245搅拌反应釜结构图,1-搅拌器2-罐体3-夹套4-搅拌轴5-压出管6-支座7-人孔或手孔8-轴封9-传动装置,机械密封,把转轴的密封面从轴向改为径向，通过动环和静环两个端面的相互贴合，并作相对运动达到密封的装置，又称端面密封。,泄漏率低，密封性能可靠，功耗小，使用寿命长,在搅拌反应器中得到广泛地应用。,定义,特点,原理,当转轴旋转时，动环和固定不动的静环紧密接触，并经轴上弹簧压紧力的作用，阻止容器内介质从接触面上泄漏，达到密封效果。,1弹簧2动环3静环,图2-46机械密封结构图,填料密封,定义,特点,结构简单，制造容易，适用于非腐蚀性和弱腐蚀性介质、密封要求不高、并允许定期维护的搅拌设备。,在压盖压力作用下，装在搅拌轴与填料箱本体之间的填料，对搅拌轴表面产生径向压紧力，从而实现密封。,原理,填料中含有润滑剂，在对搅拌轴产生径向压紧力的同时，形成一层极薄的液膜，一方面使搅拌轴得到润滑，另一方面阻止设备内流体的逸出或外部流体的渗入，达到密封的目的。,图2-47填料密封的结构图,1压盖2双头螺柱3螺母4垫圈5油杯6油环7填料8本体9底环,定义,结构,2.蛇管传热及其结构,当传热面积较大，可用蛇管传热，其浸在物料中，热量损失小、传热效果好，同时可减小漩涡，强化搅拌程度。,蛇管结构,3.夹套传热及其结构,定义,结构,在釜体外侧，以焊接或法兰连接的形式装设各种外套，并与釜体表面形成密闭空间，依靠夹套内流过蒸汽或冷却水，来加热或冷却釜内物料。,玻璃夹套,4.搅拌器的形式,搅拌器的形式很多，按结构来分有桨式、推进式、涡轮式和锚式等，这四种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7580。,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。,1）桨式搅拌器,特点,图250桨式搅拌器,主要用于流体的循环，由于在同样排量下，折叶式比平直叶式的功耗少，操作费用低，故轴流桨叶使用较多。,应用,2）锚式搅拌器,应用,特点,结构简单。适用于粘度在100Pas以下的流体搅拌，当流体粘度在10100Pas时，可在锚式桨中间加一横桨叶，即为框式搅拌器，以增加容器中部的混合。,图251锚式搅拌器,3）推进式搅拌器,特点,搅拌时流体的湍流程度不高，循环量大，结构简单，制造方便。,粘度低、流量大的场合，用较小的搅拌功率，能获得较好的搅拌效果。主要用于液液系混合、使温度均匀,在低浓度固液系中防止淤泥沉降等。,应用,图252推进式搅拌器,涡轮式搅拌器，能有效地完成几乎所有的搅拌操作，并能处理粘度范围很广的流体。,特点,应用,它有较大的剪切力，可使流体微团分散得很细，适用于低粘度到中等粘度流体的混合。,4）涡轮式搅拌器,图253涡轮式搅拌器,二、管式反应器管式反应器主要用于气相、液相、气液相连续反应过程，由单根(直管或盘管)连续或多根平行排列的管子组成，一般设有套管或壳管式换热装置。,管式反应器结构示意图,三、塔式反应器（广泛用于气液相反应过程）,鼓泡塔反应器结构示意图1分布格板；2夹套；3气体分布器；4塔体；5挡板；6塔外换热器；7液体捕集器；8扩大段,四、固定床反应器固定床板反应器是指流体通过静止不动的固体物料所形成的床层而进行化学反应的设备。以气-固反应的固定床反应器最常见。五、流化床反应器细小的固体颗粒被流动着的流体携带，具有像流体一样自由流动的性质，此种现象称为固体的流态化。把反应器和在其中呈流态化的固体催化剂颗