乙酸乙酯反应器结构选型

1、乙酸乙酯反应器结构选型换热装置及载热体选择第六组：刘宝强 赵明辉 丁永霞 曹敏 周峰 杨慧杰 所谓换热装置，就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。其结构形式主要有：夹套式、蛇管式、列管式、外部循环式等。夹套式传热夹套一般由钢板焊接而成，套在反应器筒体外边形成密封空间的容器，简单方便。 夹套内通蒸汽时，蒸汽压力一般0.6Mpa 当反应器直径大或加热蒸汽压力较高时，夹套需采用加强措施。一种支撑短管加强的“蜂窝夹套”，可用1Mpa的饱和水蒸气加热至180冲压式蜂窝夹套，可耐更高的压力。角钢焊在釜的外壁上的结构，耐压可达到56Mpa夹套与反应釜内壁的间距视反应釜直径大小采用不同

2、数值，一般取25100mm。夹套高度传热面积工艺要求注意夹套高度一般应高于液位高度，比釜内液面高出50100mm，从而保证充分传热。螺旋导流板螺旋导流板有时，对于较大型的搅拌釜，为提高传热效果，在夹套空间装设螺旋导流板，以缩小夹套中流体流通面积，提高流速并避免短路。螺旋导流板一般焊在釜壁上，与夹套有小于3mm的间隙。加螺旋导流板后，夹套侧的传热膜系数一般可由500W/(m2K）增大到15002000W/(m2K）蛇管式当工艺需要的传热面积大，单靠夹套传热不能满足要求时，或是反应器内壁衬有橡胶瓷砖等非金属材料，可采用蛇管、插入套管、插入D形管等传热。工业上常用的两种蛇管排列紧密的水平式蛇管能同时

3、起到导排列紧密的水平式蛇管能同时起到导流筒的作用。流筒的作用。排列紧密的的直立式蛇管同时可以起排列紧密的的直立式蛇管同时可以起到挡板的作用。到挡板的作用。它们对于改善流体的流动状况和搅拌的效果起着积极的作用。n蛇管浸没在物料中，热量损失少，由于蛇管内传热介质流速高，它的传热系数比夹套大得多。n但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。另外，工业上常用的几种插入式传热构件有垂直管、指形管、和D形管。这些插入式结构适用于反应物料容易在传热壁上结垢的场合，检修、除垢都是比较方便的。u 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。主要优点是单位体积所

4、具有的传热面积大，传热效果好，此外机构简单，操作弹性大。u 外部循环式 当反应器的夹套和蛇管传热面积仍不能满足工艺要求或是由于特殊工艺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，那么就可通过泵将反应器内料液抽出，经外部换热器换热后再循环回反应器内。u 回流冷凝式 当反应在沸腾温度下进行且反应热效应很大时，可以将反应器内产生的蒸汽通过外部的冷凝器加以冷凝，冷凝液返回反应器中。采用这种方法进行传热，由于蒸汽在冷凝器中以冷凝的方式散热，可以得到很高的传热系数。高压饱和水蒸气 来源于高压蒸汽锅炉、利用反应热的废热锅炉或热电站的蒸汽透平。蒸汽压力可达数兆帕。缺点是需要高压管道输送蒸汽，

5、建设投资费用大，很不经济。高压汽水混合物 当车间内个别设备需高温加热时，设置一套专用的高压汽水混合物作为高温热源是比较经济可行的方法。（其原理见书本P58第8行，此处不一一赘述）这种装置适用于200250的加热要求。加热炉燃料可用气体燃料或液体燃料，炉温达800900，炉内加热蛇管用耐温耐压合金钢管。 有机载热体 利用某些有机物常压沸点高、熔点低、热稳定性好等特点使用高温热源。如联苯导生油，YD、SD导热油等都是良好的高温载热体。a) 加热温度250，可采用液体联苯混合物加热，3种加热方案 I. 液体联苯混合物自然循环加热法。加热设备与加热炉间保持一定的高位差使液体具有良好的自然循环。II.

6、液体联苯混合物强制循环加热法。采用屏蔽泵或液下泵使液体强制循环。III.夹套内盛联苯混合物，将管状电加热插入液体的加热法。应用于传热速率要求不太高的场合。b) 加热温度250，可采用联苯混合物的蒸汽加热。根据冷凝回流方法不同，可分为自然循环和强制循环。1. 自然循环：不需要循环泵，但要保证加热器和加热炉间有一定的位差，保证冷凝液的自然循环。位差高低决定循环系统阻力的大小，一般可取35m。若厂房高度不够，也可适当放大循环液管径以减少阻力。2. 当条件限制不能自然循环或加热设备较多操作中容易产生互相干扰等情况下可采用强制循环。另一种较为简易的联苯混合物蒸汽加热装置，是将蒸汽发生器直接附设在加热设备

7、上。用电热棒加热液体联苯混合物，使其沸腾产生蒸汽。当加热温度小于280、蒸汽压力低于0.07Mpa时采用此法较为简便。 熔盐 反应温度在300以上可用熔盐做载热体。其组成为KNO3 53%，NaNO3 7%，NaNO2 40%（质量分数，熔点142） 电加热法 这是一种操作方便、热效率高、便于实现自控和遥控的一种高温加热方法。常用电加热方法可分为以下3种类型。A. 电阻加热法 电阻透过电阻产生热量实现加热。可采用以下几种结构形式。 辐射加热 电阻夹布加热 插入式加热法（电阻加热可采用可控跪电压调节器自动调节解结加热温度，实现较为平稳的温度控制。）A. 感应电流加热 利用交流电路所引起的磁通量变

8、化在被加热体中感应产生的涡流损耗变为热能。化工生产中应用较方便的是普通的工业交流电产生的感应电流加热，称工频感应电流加热法。适用于壁厚58mm以上，圆筒形设备加热（高径比最好在24以上），加热温度在500以下。优点是施工简便，无明火，在易燃易爆环境中使用比其他加热方式安全，升温快，温度分布均匀。B. 短路电流加热 将低电压如36V的交流电直接通到被加热的设备上，利用短路电流产生的热量进行高温加热。这种加热法适用于加热细长的反应器。 烟道气加热法 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为热源加热设备，可用于300以上的高温加热。缺点是热效率低，传热系数小，温度不宜控制。I

9、. I.冷却用水冷却用水 河水、井水、水厂给水等，水温一般随地区和季节变化。深井水的水温较低而稳定，一般在1520。水的冷却效果好，也最常用。随着硬度不同，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，以免水垢迅速生成。II.II.空空气气 在缺乏水资源的地方可采用该法。主要缺点是传热系数低，需要的传热面积大。III.III.低温冷却低温冷却剂剂 有些化工生产过程需要在较低的温度下进行，这种低温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。制冷装置中大锁采用直接冷却方式，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

10、液氨、液氮等。由于需要额外的机械能量，故成本较高。有些情况则会采用间接冷却方式，被冷却对象的热量通过中间介质传送给在蒸发器中蒸发的制冷剂。这里中间介质起着传送和分配冷量的媒介作用，称为载冷剂。常用载冷剂有以下三类。a)水 比热大，传热性能良好，价廉易得。但冰点高，仅能用作制取0以上冷量的载冷剂。b)盐水 氯化钠及氯化钙等盐的水溶液，通常称为冷冻盐水。盐水起始凝固温度随浓度而变（见P60表格）。氯化钙盐水的共晶温度比氯化钠盐水低，可用于较低温度，故应用较广。而氯化钠盐水无毒，传热性能比氯化钙盐水好。其二者均对金属材料有腐蚀性，使用时需加缓蚀剂重铬酸钠及氢氧化钠，使盐水pH值达7.08.5，呈弱碱性。c)有机物载冷剂 适用于较低的温度，常用有以下几种 （1）乙二醇、丙二醇水溶液 乙二醇：无色无味、全溶于水、对金属材料无腐蚀性。水溶液使用温度可达-35（质量分数45%），单用于-10（35%）时效果最好。但其黏度大，传热性能差，稍具毒性，不宜用于开式系统。丙二醇：极稳定的化合物，全溶于水，对金属材料无腐蚀性。水溶液无毒；黏度大，传热性能差。使用温度通常为-10或以上。 两种溶液的凝固温度随其浓度而变化。（2）甲醇、乙醇的水溶液甲醇：有机物载冷剂中最便宜的，并且对金