反应设备的使用和维护ppt课件

1、第五章反响设备的运用与维护反响设备的运用与维护 第一节 反响设备的任务过程及类型v一、反响设备的任务过程及作用一、反响设备的任务过程及作用 v 炼油、化工消费过程中，在反响器中进展的不仅炼油、化工消费过程中，在反响器中进展的不仅仅是单纯的化学反响过程，同时还存在着流体流动、仅是单纯的化学反响过程，同时还存在着流体流动、物料传热、传质等物理传送过程。化学反响的机理、物料传热、传质等物理传送过程。化学反响的机理、步骤和速率是根据化学动力学的规律进展的。如对步骤和速率是根据化学动力学的规律进展的。如对于气一液反响，反响速度除与温度和浓度有关外，于气一液反响，反响速度除与温度和浓度有关外，还与相界面的

2、大小和相间的分散速度有关。对于气还与相界面的大小和相间的分散速度有关。对于气一固催化反响，不论在什么条件下进展，气相组分一固催化反响，不论在什么条件下进展，气相组分都必需先分散到固体催化剂的外表上，再在催化剂都必需先分散到固体催化剂的外表上，再在催化剂外表进展化学反响。由于化学反响时原料的种类很外表进展化学反响。由于化学反响时原料的种类很多，反响过程也很复杂，对反响产物的要求也各不多，反响过程也很复杂，对反响产物的要求也各不一样，因此，反响器的构造类型多种多样，尺寸大一样，因此，反响器的构造类型多种多样，尺寸大小不一，操作方式和操作条件也各不一样。如间歇小不一，操作方式和操作条件也各不一样。如

3、间歇式操作的反响器，原料是一次性参与的；而延续式式操作的反响器，原料是一次性参与的；而延续式操作的反响器，原料是延续参与的。不同构外型式操作的反响器，原料是延续参与的。不同构外型式和尺寸的反响器及不同的操作条件和方式，必将影和尺寸的反响器及不同的操作条件和方式，必将影响流体的流动形状和物料的传热、传质等传送过程。响流体的流动形状和物料的传热、传质等传送过程。因此反响器的任务过程就是以化学动力学为根底的因此反响器的任务过程就是以化学动力学为根底的反响过程和以热量传送、质量传送、动量传送为根反响过程和以热量传送、质量传送、动量传送为根本内容的传送过程同时进展、相互作用、相互影响本内容的传送过程同时

4、进展、相互作用、相互影响的复杂过程。的复杂过程。v因此反响器的任务过程就是以化学因此反响器的任务过程就是以化学动力学为根底的反响过程和以热量动力学为根底的反响过程和以热量传送、质量传送、动量传送为根本传送、质量传送、动量传送为根本内容的传送过程同时进展、相互作内容的传送过程同时进展、相互作用、相互影响的复杂过程。用、相互影响的复杂过程。v用于完成化学反响的设备称为反响设备用于完成化学反响的设备称为反响设备( (也称也称反响器反响器) )。v反响设备是炼油、化工消费安装中的关键性反响设备是炼油、化工消费安装中的关键性设备。普通情况下，工业上的化学反响是不设备。普通情况下，工业上的化学反响是不能够

5、全部完成的，也不能够只生成一种产物。能够全部完成的，也不能够只生成一种产物。但是，人们总是希望尽能够抑制副反响发生，但是，人们总是希望尽能够抑制副反响发生，努力提高目的产物的收率，充分有效地利用努力提高目的产物的收率，充分有效地利用原料，减轻分别设备的负荷，降低消费过程原料，减轻分别设备的负荷，降低消费过程的能量耗费。的能量耗费。v一个好的反响设备不仅可以满足这些要一个好的反响设备不仅可以满足这些要求，而且操作控制方便、具有较大的消求，而且操作控制方便、具有较大的消费才干。反响设备内进展的过程不仅具费才干。反响设备内进展的过程不仅具有化学反响的特征，而且具有传送过程有化学反响的特征，而且具有传

6、送过程的特征。只需综合思索化学反响动力学、的特征。只需综合思索化学反响动力学、流体的流动、传热和传质等诸多要素，流体的流动、传热和传质等诸多要素，才干做到反响设备的正确选型、合理设才干做到反响设备的正确选型、合理设计、有效运用和最正确控制。本章主计、有效运用和最正确控制。本章主要引见反响设备的类型、构造、特点要引见反响设备的类型、构造、特点及操作等内容。及操作等内容。二、反响设备的类型二、反响设备的类型 v在炼油、化工消费中，化学反响的种类很多，在炼油、化工消费中，化学反响的种类很多，操作条件差别很大，物料的聚集形状也各不操作条件差别很大，物料的聚集形状也各不一样，运用反响器的种类也是多种多样

7、。一样，运用反响器的种类也是多种多样。 v 1 1根据物料的聚集形状分类根据物料的聚集形状分类 根据物料根据物料的聚集形状可把反响器分为均相和非均相两的聚集形状可把反响器分为均相和非均相两种。前者又可分为气相反响器和液相反响器，种。前者又可分为气相反响器和液相反响器，反响物料均匀地混合或溶解成为单一的气相反响物料均匀地混合或溶解成为单一的气相或液相。非均相反响器又可分为气一液、气或液相。非均相反响器又可分为气一液、气一固、液一液、液一固以及气一液一固等五一固、液一液、液一固以及气一液一固等五种，化工消费中运用较多的是气一固和气一种，化工消费中运用较多的是气一固和气一液两种，如乙烯直接氧化制环氧

8、乙烷采用气液两种，如乙烯直接氧化制环氧乙烷采用气一固相反响器，苯烃化制乙苯采用气一液相一固相反响器，苯烃化制乙苯采用气一液相反响器。反响器。v反响器按聚集形状分类，其本质是按宏反响器按聚集形状分类，其本质是按宏观动力学特征分类。同样聚集形状的反观动力学特征分类。同样聚集形状的反响有着一样的动力学规律，如均相反响响有着一样的动力学规律，如均相反响的共同规律和特征是无相界面，反响速的共同规律和特征是无相界面，反响速度只与温度和浓度等有关，而非均相反度只与温度和浓度等有关，而非均相反响的共同规律和特征是有相界面，反响响的共同规律和特征是有相界面，反响速度不仅与温度和浓度有关，而且还与速度不仅与温度和

9、浓度有关，而且还与相界面大小和相间分散速度有关。故以相界面大小和相间分散速度有关。故以聚集形状分类可以阐明各种相态反响过聚集形状分类可以阐明各种相态反响过程的动力学规律。程的动力学规律。2 2根据反响器构外型式分类根据反响器构外型式分类v 根据反响器构外型式的特征，可以分为釜式、管式、塔式、固定床和流化床反响器等。v釜式、管式反响器大多用于均相反响过程，塔式、固定床和流化床反响器大多用于非均相反响过程。 v反响器按构外型式分类，其本质是按传送过程的特性分类。同类构造的反响器内，物料往往具有一样的流动、混合、传热和传质等特性，可以用同类传送过程的一致规律加以描画。 v v反响器的主要作用是提供反

10、响场所，并反响器的主要作用是提供反响场所，并维持一定的反响条件，使化学反响过程维持一定的反响条件，使化学反响过程按预定的方向进展，得到合格的反响产按预定的方向进展，得到合格的反响产物。物。v一个设计合理、性能良好的反响器，应一个设计合理、性能良好的反响器，应能满足如下几方面的要求。能满足如下几方面的要求。 v (1) (1)满足化学动力学和传送过程的要求，满足化学动力学和传送过程的要求，做到反响速度快、选择性好、转化率高、做到反响速度快、选择性好、转化率高、目的产品多、副产物少。目的产品多、副产物少。 v(2)(2)能及时有效地输入或输出热量，维能及时有效地输入或输出热量，维持系统的热量平衡，

11、使反响过程在适宜持系统的热量平衡，使反响过程在适宜的温度下进展。的温度下进展。v(3)(3)有足够的机械强度和抗腐蚀才干，有足够的机械强度和抗腐蚀才干，满足反响过程对压力的要求，保证满足反响过程对压力的要求，保证设备经久耐用，消费平安可靠设备经久耐用，消费平安可靠. .v(4)(4)制造容易，安装、检修方便，操制造容易，安装、检修方便，操作调理灵敏，消费周期长。作调理灵敏，消费周期长。3 3根据操作方法分类根据操作方法分类v操作方法分为间歇式操作方法分为间歇式( (或称为分批式或称为分批式) )、半间、半间歇式歇式( (或称为半延续式或称为半延续式) )和延续式三种。和延续式三种。 v 间歇式

12、操作是一次参与反响物料，在一定的间歇式操作是一次参与反响物料，在一定的反响条件下，经过一定的反响时间，当到达反响条件下，经过一定的反响时间，当到达所要求的转化率时，取出全部产物的消费过所要求的转化率时，取出全部产物的消费过程。其特点是在反响过程中，反响物和产物程。其特点是在反响过程中，反响物和产物浓度均随时间变化，是不稳定过程。由于存浓度均随时间变化，是不稳定过程。由于存在着加料、出料和清洗等非消费时间，因此在着加料、出料和清洗等非消费时间，因此设备利用率不高，劳动强度大，只适用于小设备利用率不高，劳动强度大，只适用于小批量、多种类消费，在染料及制药工业中广批量、多种类消费，在染料及制药工业中

13、广泛采用这种操作。泛采用这种操作。 v v半间歇操作是指一些物料分批参与、而另一半间歇操作是指一些物料分批参与、而另一些物料延续参与的消费过程，或者是一批参些物料延续参与的消费过程，或者是一批参与物料用蒸馏的方法延续移走部分产品的消与物料用蒸馏的方法延续移走部分产品的消费过程。半间歇操作也是一个不稳定过程。费过程。半间歇操作也是一个不稳定过程。 v延续操作是延续参与反响物和取出产物，反延续操作是延续参与反响物和取出产物，反响器内温度和浓度均不随时间变化而变化，响器内温度和浓度均不随时间变化而变化，是一个稳定过程。延续操作设备利用率高，是一个稳定过程。延续操作设备利用率高，产质量量稳定，易于自动

14、控制，适用丁大规产质量量稳定，易于自动控制，适用丁大规模消费。炼油、化工消费中大多数采用延续模消费。炼油、化工消费中大多数采用延续操作。操作。4 4根据温度条件和传热方式分类根据温度条件和传热方式分类 v根据温度条件反响器可分为等温暖非等温两根据温度条件反响器可分为等温暖非等温两种，根据传热方式又可分为绝热式、外热式种，根据传热方式又可分为绝热式、外热式和自热式。由于化学反响对温度变化有相当和自热式。由于化学反响对温度变化有相当大的敏感性，所以传热方式和温度控制是反大的敏感性，所以传热方式和温度控制是反响器设计和操作中的重要问题。响器设计和操作中的重要问题。 v 对于等温反响器，只需求思索浓度

15、变化的影对于等温反响器，只需求思索浓度变化的影响。但在工业消费中维持等温条件是相当困响。但在工业消费中维持等温条件是相当困难的，因此只适用于热效应不大，或能及时难的，因此只适用于热效应不大，或能及时输入或输出热量可以保证等温条件的反响过输入或输出热量可以保证等温条件的反响过程，其他过程普通采用非等温式反响器，非程，其他过程普通采用非等温式反响器，非等温式反响器因换热方式不同也有不同的型等温式反响器因换热方式不同也有不同的型式。式。 v反响设备的类型很多，其构造和适用条件也反响设备的类型很多，其构造和适用条件也各不一样。一个反响过程在工业消费中终究各不一样。一个反响过程在工业消费中终究采用哪种类

16、型的反响器，并无严厉的规定，采用哪种类型的反响器，并无严厉的规定，应以满足工艺要求为主，综合思索各种要素，应以满足工艺要求为主，综合思索各种要素，以减少能量耗费、添加经济效益为原那么而以减少能量耗费、添加经济效益为原那么而确定。确定。第二节第二节 反响器的构造及特点反响器的构造及特点v一、釜式反响器一、釜式反响器v釜式反响器又称槽型反响器，它是各类反响釜式反响器又称槽型反响器，它是各类反响器中构造较为简单且运用较广的一种，主要器中构造较为简单且运用较广的一种，主要运用于液一液均相反响过程，在气一液、液运用于液一液均相反响过程，在气一液、液一液非均相反响过程中也有运用。在化上消一液非均相反响过程

17、中也有运用。在化上消费中，既适用于间歇操作过程，又可单釜或费中，既适用于间歇操作过程，又可单釜或多釜串联用于延续操作过程，但在间歇消费多釜串联用于延续操作过程，但在间歇消费过程运用最多。过程运用最多。v釜式反响器具有适用的温度和压力范围宽、釜式反响器具有适用的温度和压力范围宽、顺应性强、操作弹性大、延续操作时温度浓顺应性强、操作弹性大、延续操作时温度浓度容易控制、产质量量均一等特点。但用在度容易控制、产质量量均一等特点。但用在较高转化率工艺要求时，需求较大容积。通较高转化率工艺要求时，需求较大容积。通常在操作条件比较缓和的情况下操作，如常常在操作条件比较缓和的情况下操作，如常压、温度较低且低于

18、物料沸点时，运用此类压、温度较低且低于物料沸点时，运用此类反响器最为普遍。反响器最为普遍。v釜式反响器的根本构釜式反响器的根本构造见图造见图5151，主要包，主要包括反响器壳体、搅拌括反响器壳体、搅拌器、密封安装和换热器、密封安装和换热安装等。釜式反响器安装等。釜式反响器壳体及搅拌器所用资壳体及搅拌器所用资料普通为碳钢，根据料普通为碳钢，根据特殊需求，可在与反特殊需求，可在与反响物料接触部分衬有响物料接触部分衬有不锈钢、铅、橡胶、不锈钢、铅、橡胶、玻璃钢或搪瓷，个别玻璃钢或搪瓷，个别情况也可衬贵重金属情况也可衬贵重金属( (如银等如银等) )。根据反响。根据反响要求，壳体也可直接要求，壳体也可

19、直接用铜、不锈钢制造。用铜、不锈钢制造。1一电动机；2一变速器；3一密封装置； 4加料管口；5一壳体；6一夹套； 7搅拌器；8一出料管口v1 1壳体壳体: : 釜式反响器壳体部分的构造包釜式反响器壳体部分的构造包括筒体、底、盖括筒体、底、盖( (也称封头也称封头) )、手孔或人孔、手孔或人孔、视镜及各种工艺接纳口等。视镜及各种工艺接纳口等。 v釜式反响器的筒体为圆筒形。底、盖常用的釜式反响器的筒体为圆筒形。底、盖常用的外形有平面、碟形、椭圆形和球形封头，釜外形有平面、碟形、椭圆形和球形封头，釜底也有锥形的。平面封头构造简单，容易制底也有锥形的。平面封头构造简单，容易制造，普通在釜体直径小、常压

20、或压力不大条造，普通在釜体直径小、常压或压力不大条件下操作时采用；碟形和椭圆形封头运用较件下操作时采用；碟形和椭圆形封头运用较多；球形封头多用于高压反响器；当反响后多；球形封头多用于高压反响器；当反响后的物料需用分层法使其分别时可用锥形底。的物料需用分层法使其分别时可用锥形底。v手孔或人孔是为了检查设备内部空间以及安装和装配手孔或人孔是为了检查设备内部空间以及安装和装配设备内部构件而设置的。手孔的直径普通为设备内部构件而设置的。手孔的直径普通为O O15150 020 m20 m，它的构造普通是在封头上接一短管，并盖，它的构造普通是在封头上接一短管，并盖以盲板。当釜体直径较大时，可以根据需求开

21、设人孔，以盲板。当釜体直径较大时，可以根据需求开设人孔，人孔的外形有圆形和椭圆形两种，圆形人孔公称直径人孔的外形有圆形和椭圆形两种，圆形人孔公称直径普通为普通为400 mm400 mm，椭圆形人孔的最小直径为，椭圆形人孔的最小直径为400 mm400 mm300 300 mmmm。 v釜式反响器的视镜主要是为了察看设备内部的物料反釜式反响器的视镜主要是为了察看设备内部的物料反响情况，有比较宽阔的视察范围为其构造确定原那么。响情况，有比较宽阔的视察范围为其构造确定原那么。 v工艺接纳口主要用于进、出物料及安装温度、压力的工艺接纳口主要用于进、出物料及安装温度、压力的测定安装。进料管或加料管应做成

22、不使料液的液沫溅测定安装。进料管或加料管应做成不使料液的液沫溅到釜壁上的外形，以防止由于料液沿反响釜内壁向下到釜壁上的外形，以防止由于料液沿反响釜内壁向下流动而引起釜壁部分腐蚀。流动而引起釜壁部分腐蚀。 釜式反响器的一切人釜式反响器的一切人孔、手孔、视镜和工艺接纳口，除出料管口外，普通孔、手孔、视镜和工艺接纳口，除出料管口外，普通都开在项盖上。都开在项盖上。v2搅拌器v搅拌器是釜式反响器的重要部件，其作用是加强物料的均匀混合，强化釜内的传热和传质过程。常用的搅拌器有桨式、框式、锚式、旋桨式、涡轮式和螺带式等，如图52所示。v桨式桨式 弯叶开启涡轮弯叶开启涡轮 折叶开启涡轮折叶开启涡轮 推进式推

23、进式v平直叶圆盘 框式 锚式 涡轮螺带式 螺杆式v以上几种搅拌器在炼油、化工和高聚物消费过程中以上几种搅拌器在炼油、化工和高聚物消费过程中运用较广，此外还有螺带式、电磁式、超声波式等。运用较广，此外还有螺带式、电磁式、超声波式等。在工业上可根据物料的性质、要求的物料混合程度在工业上可根据物料的性质、要求的物料混合程度以及思索能耗等要素选择适宜的搅拌器。在普通情以及思索能耗等要素选择适宜的搅拌器。在普通情况下，对低粘性均相液体混合，可选用任何方式的况下，对低粘性均相液体混合，可选用任何方式的搅拌器；对非均相液体分散混合，选用旋桨式、涡搅拌器；对非均相液体分散混合，选用旋桨式、涡轮式搅拌器为好；在

24、有固体悬浮物存在，固液密度轮式搅拌器为好；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，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，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。对需求有更大搅拌强度或需使可选用锚式搅拌器。对需求有更大搅拌强度或需使被搅拌液体作上、下翻腾运动的情况，可根据需求被搅拌液体作上、下翻腾运动的情况，可根据需求在反响器内再装设横向或竖向挡板及导向筒等。在反响器内再装设横向或竖向挡板及导向筒等。v3密封安装密封安装 静止的搅拌釜封头和转动的静止的搅拌釜封头和转动的搅拌轴之间设有搅

25、拌轴密封安装，以防止釜搅拌轴之间设有搅拌轴密封安装，以防止釜内物料走漏。内物料走漏。v轴封安装主要有填料密封和机械密封两种。轴封安装主要有填料密封和机械密封两种。其构造与离心泵的密封构造类似。填料箱密其构造与离心泵的密封构造类似。填料箱密封构造简单，填料装卸方便，但运用寿命较封构造简单，填料装卸方便，但运用寿命较短，难免微量走漏；机械密封构造较复杂，短，难免微量走漏；机械密封构造较复杂，但密封效果较好。但密封效果较好。v4 4换热安装换热安装 换热安装是用来加热或冷却换热安装是用来加热或冷却反响物料，使之符合工艺要求的温度条件的反响物料，使之符合工艺要求的温度条件的设备。其构外型式主要有夹套式

26、、蛇管式、设备。其构外型式主要有夹套式、蛇管式、列管式、外部循环式等，也可用直接火焰或列管式、外部循环式等，也可用直接火焰或电感加热，如图电感加热，如图5353所示。所示。(P112)(P112)v各种换热安装的选择主要决议传热外表能否各种换热安装的选择主要决议传热外表能否易被污染而需求清洗、所需传热面积的大小、易被污染而需求清洗、所需传热面积的大小、传热介质的走漏能够呵斥的后果以及传热介传热介质的走漏能够呵斥的后果以及传热介质的温度和压力等要素。普通在需求较大传质的温度和压力等要素。普通在需求较大传热面积时常采用蛇管或列管式换热安装；反热面积时常采用蛇管或列管式换热安装；反响在沸腾下进展时，

27、采用釜外回流冷凝器取响在沸腾下进展时，采用釜外回流冷凝器取走热量；在需求传热面积不大、传热介质压走热量；在需求传热面积不大、传热介质压力又较低的情况下，常采用简单的夹套式换力又较低的情况下，常采用简单的夹套式换热器。热器。二、管式反响器二、管式反响器v管式反响器主要用于气相、液相、气一液相管式反响器主要用于气相、液相、气一液相延续反响过程，由单根延续反响过程，由单根( (直管或盘管直管或盘管) )延续或延续或多根平行陈列的管子组成，普通设有套管或多根平行陈列的管子组成，普通设有套管或壳管式换热安装。壳管式换热安装。v操作时，物料自一端延续参与，在管中延续操作时，物料自一端延续参与，在管中延续反

28、响，从另一端延续流出，便到达了要求的反响，从另一端延续流出，便到达了要求的转化率。由于管式反响器能接受较高的压力，转化率。由于管式反响器能接受较高的压力，故用于加压反响尤为适宜，例如油脂或脂肪故用于加压反响尤为适宜，例如油脂或脂肪酸加氢消费高碳醇、裂解反响用的管式炉便酸加氢消费高碳醇、裂解反响用的管式炉便是管式反响器。是管式反响器。v此种反响器具有容积小、比外表大、返混少、此种反响器具有容积小、比外表大、返混少、反响混合物延续性变化、易于控制等优点；反响混合物延续性变化、易于控制等优点；但假设反响速度较慢时，那么有所需管子长、但假设反响速度较慢时，那么有所需管子长、压降较大等缺乏。随着化工消费

29、越来越趋于压降较大等缺乏。随着化工消费越来越趋于大型化、延续化、自动化，延续操作的管式大型化、延续化、自动化，延续操作的管式反响器在消费中运用越来越多，某些传统上反响器在消费中运用越来越多，某些传统上不断运用间歇搅拌釜的高分子聚合反响，目不断运用间歇搅拌釜的高分子聚合反响，目前也开场改用延续操作的管式反响器。前也开场改用延续操作的管式反响器。 v管式反响器与釜式反响器相比在构造上差别管式反响器与釜式反响器相比在构造上差别较大，主要有直管式、盘管式、多管式等。较大，主要有直管式、盘管式、多管式等。v单管单管( (直管或盘管直管或盘管) )式是最简单的一种反响器，式是最简单的一种反响器，因其传热面

30、积较小，普通仅适用于热效应较因其传热面积较小，普通仅适用于热效应较小的反响过程。多管式反响器的传热面积较小的反响过程。多管式反响器的传热面积较大，可适用于热效应较大的均相反响过程。大，可适用于热效应较大的均相反响过程。多管式反响器的反响管内还可充填固体颗粒，多管式反响器的反响管内还可充填固体颗粒，以提高流体湍动或促进非均一流体相的良好以提高流体湍动或促进非均一流体相的良好接触，并可用来储存热量以更好地控制反响接触，并可用来储存热量以更好地控制反响器温度，亦可适用于气一固、液一固非均相器温度，亦可适用于气一固、液一固非均相催化反响过程。催化反响过程。三、鼓泡塔反响器三、鼓泡塔反响器v气体以鼓泡方

31、式经过气体以鼓泡方式经过液层进展化学反响的液层进展化学反响的塔式反响器，称为鼓塔式反响器，称为鼓泡塔反响器。它广泛泡塔反响器。它广泛用于气一液相反响过用于气一液相反响过程。程。v鼓泡塔反响器根本构鼓泡塔反响器根本构造是内盛液体的空心造是内盛液体的空心圆筒，底部装有气体圆筒，底部装有气体分布器，壳外装有夹分布器，壳外装有夹套或其他型式换热器套或其他型式换热器或设有扩展段、液滴或设有扩展段、液滴捕集器等，如图捕集器等，如图5555所示。所示。v1分布格板；2一夹套；3一气体分布器；4一塔体；5一挡板；6塔外换热器；7液体捕集器；8一扩大段v反响气体经过分布器上的小孑反响气体经过分布器上的小孑L L

32、鼓泡而入，液体间歇鼓泡而入，液体间歇或延续参与，延续参与的液体可以和气体并流或逆或延续参与，延续参与的液体可以和气体并流或逆流，流，般采用并流方式较多。气体在塔内为分散相，般采用并流方式较多。气体在塔内为分散相，液体为延续相，液体返混程度较大。为了提高气体液体为延续相，液体返混程度较大。为了提高气体分散程度和减少液体轴向循环，可以在塔内安顿程分散程度和减少液体轴向循环，可以在塔内安顿程度多孔隔板。当吸收或反响过程热效应不大时，可度多孔隔板。当吸收或反响过程热效应不大时，可采用夹套换热安装，热效应较大时，可在塔内增设采用夹套换热安装，热效应较大时，可在塔内增设换热蛇管或采用塔外换热安装。也可以利

33、用反响液换热蛇管或采用塔外换热安装。也可以利用反响液蒸发的方法带走热量。蒸发的方法带走热量。v简单鼓泡塔具有构造简单、运转可靠、易于实现大简单鼓泡塔具有构造简单、运转可靠、易于实现大型化、适宜于加压操作、在采取防腐措施型化、适宜于加压操作、在采取防腐措施( (如衬橡胶、如衬橡胶、瓷砖、搪瓷等瓷砖、搪瓷等) )后可以处置腐蚀性介质等优点。但在后可以处置腐蚀性介质等优点。但在简单鼓泡塔内不能处置密度不均一的液体，如悬浊简单鼓泡塔内不能处置密度不均一的液体，如悬浊液等。液等。v为了添加气、液相接触面积和减少返混可为了添加气、液相接触面积和减少返混可在塔内的液体层中放置填料，这种塔称为填在塔内的液体层

34、中放置填料，这种塔称为填料鼓泡塔。料鼓泡塔。v它与普通填料塔不同，普通填料塔中的填料它与普通填料塔不同，普通填料塔中的填料不浸泡在液体中，只是在填料外表构成液层，不浸泡在液体中，只是在填料外表构成液层，填料之间的空隙中是气体。而填料鼓泡塔中填料之间的空隙中是气体。而填料鼓泡塔中的填料是浸没在液体中，填料间的空隙全是的填料是浸没在液体中，填料间的空隙全是鼓泡液体。这种塔的大部分反响空间被惰性鼓泡液体。这种塔的大部分反响空间被惰性填料所占据，因此液体在反响器中的平均停填料所占据，因此液体在反响器中的平均停留时间很短，虽有利于传质过程，但传质效留时间很短，虽有利于传质过程，但传质效率较低，故不如中间

35、设有隔板的多段鼓泡塔率较低，故不如中间设有隔板的多段鼓泡塔效果好。效果好。v构造较为复杂的鼓泡塔是气体构造较为复杂的鼓泡塔是气体升液式鼓泡塔，如图升液式鼓泡塔，如图5656所示。所示。这种鼓泡塔与简单空床鼓泡塔这种鼓泡塔与简单空床鼓泡塔的构造不同之处在于它的塔体的构造不同之处在于它的塔体内装有一根或几根气升管，它内装有一根或几根气升管，它依托气体分布器将气体保送到依托气体分布器将气体保送到气升管的底部，在气升管中构气升管的底部，在气升管中构成气、液混合物，此混合物的成气、液混合物，此混合物的密度小于气升管外的液体的密密度小于气升管外的液体的密度，因此引起气、液混合物向度，因此引起气、液混合物向

36、上流动，气升管外的液体向下上流动，气升管外的液体向下流动，从而使液体在反响器内流动，从而使液体在反响器内循环。由于气升管的操作像气循环。由于气升管的操作像气体升液器，故有气体升液式鼓体升液器，故有气体升液式鼓泡塔之称。在这种鼓泡塔中气泡塔之称。在这种鼓泡塔中气流的搅动比简单鼓泡塔猛烈得流的搅动比简单鼓泡塔猛烈得多，因此，它可以处置不均一多，因此，它可以处置不均一的液体；假设气升管做成夹套的液体；假设气升管做成夹套式，内通热载体或冷载体，即式，内通热载体或冷载体，即具有换热作用。具有换热作用。图56气体升液式鼓泡塔1一筒体；2一气升管；3气体分布器四、固定床反响器四、固定床反响器v凡是流体经过不

37、动的固体物料构成的床层而凡是流体经过不动的固体物料构成的床层而进展化学反响的设备都称为固定床反响器。进展化学反响的设备都称为固定床反响器。该反响器尤其适宜于气一固相催化反响过程。该反响器尤其适宜于气一固相催化反响过程。 v固定床催化反响器的特点是除床层极薄和气固定床催化反响器的特点是除床层极薄和气体流速很低的特殊情况外，床层内气体的流体流速很低的特殊情况外，床层内气体的流动均可视为理想平推流动，因此化学反响速动均可视为理想平推流动，因此化学反响速度较快，为完成同样消费义务所需求的催化度较快，为完成同样消费义务所需求的催化剂用量和反响器体积较小。流体经过床层的剂用量和反响器体积较小。流体经过床层

38、的停留时间可以严厉控制，温度分布可以适当停留时间可以严厉控制，温度分布可以适当调理，因此有利于提高化学反响的转化率和调理，因此有利于提高化学反响的转化率和选择性。固定床内的催化剂不易磨损，可以选择性。固定床内的催化剂不易磨损，可以较长时间延续运用。适宜于在高温高压条件较长时间延续运用。适宜于在高温高压条件下操作。下操作。 v但是，由于固体催化剂在床层中静止不动，而且催但是，由于固体催化剂在床层中静止不动，而且催化剂载体往往导热性能不良，气体流速又受压降限化剂载体往往导热性能不良，气体流速又受压降限制不能太大，因此固定床传热性能较差，温度控制制不能太大，因此固定床传热性能较差，温度控制较困难。尤

39、其是对于放热反响，在换热式反响器的较困难。尤其是对于放热反响，在换热式反响器的入口处反响物浓度较高时，那么反响速度较快，放入口处反响物浓度较高时，那么反响速度较快，放出的反响热量往往来不及移走，因此使反响物料温出的反响热量往往来不及移走，因此使反响物料温度升高，促使反响以更快的速度进展，从而放出更度升高，促使反响以更快的速度进展，从而放出更多的热量，导致反响物料的温度继续升高以致超越多的热量，导致反响物料的温度继续升高以致超越工艺允许的最高温度，甚至会失去控制，降低了反工艺允许的最高温度，甚至会失去控制，降低了反响的选择性、催化剂的活性和寿命。同时设备的强响的选择性、催化剂的活性和寿命。同时设

40、备的强度等性能也遭到了严重的危害。此外，固定床反响度等性能也遭到了严重的危害。此外，固定床反响器不能运用细粒催化剂，否那么流体阻力增大，影器不能运用细粒催化剂，否那么流体阻力增大，影响正常操作。响正常操作。v随着化工消费的开展，已出现多种型式的固随着化工消费的开展，已出现多种型式的固定床反响器，以顺应不同的传热要求和传热定床反响器，以顺应不同的传热要求和传热方式，主要分为绝热式和换热式两大类。方式，主要分为绝热式和换热式两大类。v( (一一) )绝热式固定床反响器绝热式固定床反响器 v在反响过程中不与外界进展热量交换的反响在反响过程中不与外界进展热量交换的反响器称为绝热式反响器，又分为单段绝热

41、式和器称为绝热式反响器，又分为单段绝热式和多段绝热式。多段绝热式。 v在工业上选择固定床反响器时，应思索在工业上选择固定床反响器时，应思索以下条件：以下条件：v保证径向、轴向温度分布均匀，并使反保证径向、轴向温度分布均匀，并使反响维持在最适宜的温度范围；催化剂装响维持在最适宜的温度范围；催化剂装量充足，并能充分发扬作用；气体物料量充足，并能充分发扬作用；气体物料经过催化剂床层的阻力要小，并可加大经过催化剂床层的阻力要小，并可加大空间速度以强化消费，满足工艺要求，空间速度以强化消费，满足工艺要求，提高产品收率等。此外还要思索设备构提高产品收率等。此外还要思索设备构造简单、操作方便、平安可靠等要素

42、。造简单、操作方便、平安可靠等要素。五、流化床反响器五、流化床反响器v流体原料以一定的流动速度使催化剂颗粒呈流体原料以一定的流动速度使催化剂颗粒呈悬浮湍动，并在催化剂作用下进展化学反响悬浮湍动，并在催化剂作用下进展化学反响的设备，称为流化床反响器。它是气固相催的设备，称为流化床反响器。它是气固相催化反响常用的一种反响器。化反响常用的一种反响器。 v ( (一一) )流化床反响器的特点流化床反响器的特点 : : 在流化床反在流化床反响器中，床层上的固体催化剂颗粒在气流的响器中，床层上的固体催化剂颗粒在气流的作用下猛烈搅动，上下沉浮，能像流体一样作用下猛烈搅动，上下沉浮，能像流体一样运动。它与固定

43、床反响器相比有如下特点运动。它与固定床反响器相比有如下特点: :v(1)(1)由于流化床所用固体颗粒比固定床小得多，由于流化床所用固体颗粒比固定床小得多，因此具有较大的比外表积，使得流化床单位因此具有较大的比外表积，使得流化床单位体积内气固相间接触面积很大，并且降低了体积内气固相间接触面积很大，并且降低了内分散阻力，添加了内外表的利用率，从而内分散阻力，添加了内外表的利用率，从而提高了相界面的传质、传热速度。又由于床提高了相界面的传质、传热速度。又由于床层内气流与颗粒猛烈搅动混合，使床层温度层内气流与颗粒猛烈搅动混合，使床层温度分布均匀，防止了部分过热或部分反响不完分布均匀，防止了部分过热或部

44、分反响不完全的景象，这对于某些强放热反响过程是非全的景象，这对于某些强放热反响过程是非常重要的。常重要的。 v(2)(2)由于流化床内固体颗粒不断冲刷换热由于流化床内固体颗粒不断冲刷换热器外表的猛烈运动，促使壁面气膜变薄，器外表的猛烈运动，促使壁面气膜变薄，使床面不断更新，从而提高了床层对壁使床面不断更新，从而提高了床层对壁面的给热系数，因此所需换热器的传热面的给热系数，因此所需换热器的传热面积较小。面积较小。 v(3)(3)由于流化床中的固体颗粒有类似于流由于流化床中的固体颗粒有类似于流体的流动性，因此从床层中取出颗粒或体的流动性，因此从床层中取出颗粒或向床层中参与新的颗粒都很方便，可使向床

45、层中参与新的颗粒都很方便，可使反响过程和再生过程实现延续化及自动反响过程和再生过程实现延续化及自动控制。控制。v(4)(4)流化床内气流和固体颗粒沿设备轴向流化床内气流和固体颗粒沿设备轴向混合混合( (返混返混) )很严重，使已反响的物质前很严重，使已反响的物质前往，稀释了参与反响的物质，致使反响往，稀释了参与反响的物质，致使反响速度降低。又由于气体部分成为大气泡速度降低。又由于气体部分成为大气泡经过床层使气固接触不良，催化剂的利经过床层使气固接触不良，催化剂的利用率降低，气体在床层内的停留时间分用率降低，气体在床层内的停留时间分布不均匀，因此添加了副反响，导致反布不均匀，因此添加了副反响，导

46、致反响过程的转化率下降和选择性变差。响过程的转化率下降和选择性变差。v(5)(5)由于固体颗粒间猛烈碰撞，呵斥催化剂磨由于固体颗粒间猛烈碰撞，呵斥催化剂磨损破碎，添加了催化剂的损失和防尘的困难。损破碎，添加了催化剂的损失和防尘的困难。同时，由于固体颗粒的磨蚀作用，管子和容同时，由于固体颗粒的磨蚀作用，管子和容器的磨损也很严重。器的磨损也很严重。 v由此可见，对于热效应很大的放热或吸热反由此可见，对于热效应很大的放热或吸热反响，要求有均匀的催化剂温度并需求准确控响，要求有均匀的催化剂温度并需求准确控制温度的化学反响；催化剂运用寿命短，操制温度的化学反响；催化剂运用寿命短，操作较短时间就要更新或活

47、化的反响；某些可作较短时间就要更新或活化的反响；某些可以在高浓度下比较平安操作的氧化反响等，以在高浓度下比较平安操作的氧化反响等，都比较适用流化床反响器，对于要求高转化都比较适用流化床反响器，对于要求高转化率的反响、要求催化剂床层温度分布的反响，率的反响、要求催化剂床层温度分布的反响，普通不适于运用流化床反响器。普通不适于运用流化床反响器。( (二二) )流化床反响器的构造流化床反响器的构造v流化床反响器的构外型式很多，普通有流化床反响器的构外型式很多，普通有以下几种类型。以下几种类型。 v1 1按照固体颗粒能否循环分类按照固体颗粒能否循环分类 v 流化床可分为单器或称非循环操作的流化床可分为

48、单器或称非循环操作的流化床及双器或称循环操作的流化床。流化床及双器或称循环操作的流化床。v单器流化床在工业单器流化床在工业上运用最为广泛，上运用最为广泛，如乙烯氧氯化流化如乙烯氧氯化流化床反响器，其构造床反响器，其构造见图见图5 5一一1111，这类反，这类反响器多用于催化剂响器多用于催化剂运用寿命较长的气运用寿命较长的气固相催化反响过程。固相催化反响过程。v双器流化床多用于催化双器流化床多用于催化剂运用寿命较短且容易剂运用寿命较短且容易再生的气固相催化反响再生的气固相催化反响过程，如石油炼制工业过程，如石油炼制工业中的催化裂化安装，其中的催化裂化安装，其构外型式参见图构外型式参见图51251

49、2。催化剂在反响器和再生催化剂在反响器和再生器之间的循环，是靠控器之间的循环，是靠控制两器的密度差构成压制两器的密度差构成压差实现的。由于两器间差实现的。由于两器间实现了催化剂的定量定实现了催化剂的定量定向流动，所以同时完成向流动，所以同时完成了催化反响和再生烧焦了催化反响和再生烧焦的延续操作过程。的延续操作过程。2 2按照床层的外形分类按照床层的外形分类v流化床可分为圆筒形和圆锥形流化床。流化床可分为圆筒形和圆锥形流化床。以上皆为圆筒形流化床反响器，其构造以上皆为圆筒形流化床反响器，其构造简单，制造容易，设备容积利用率高，简单，制造容易，设备容积利用率高，在设计和消费方面都积累了较丰富的阅在

50、设计和消费方面都积累了较丰富的阅历，获得了广泛运用。历，获得了广泛运用。v圆锥圆锥形流形流化床化床的构的构外型外型式参式参见图见图513513。3 3按照床层中能否置有内部构件分类按照床层中能否置有内部构件分类v流化床可分为自在床和限制床。床层中设置流化床可分为自在床和限制床。床层中设置内部构件的称为限制床，反之称为自在床。内部构件的称为限制床，反之称为自在床。设置内部构件的目的在于增进气固接触，减设置内部构件的目的在于增进气固接触，减少气体返混，改善气体停留时间分布，提高少气体返混，改善气体停留时间分布，提高床层的稳定性，从而使高床层和高流速操作床层的稳定性，从而使高床层和高流速操作成为能够

51、。这些条件对于反响速度慢、级数成为能够。这些条件对于反响速度慢、级数高和副反响严重的气固相催化反响来说都是高和副反响严重的气固相催化反响来说都是很重要的，因此许多流化床催化反响器都采很重要的，因此许多流化床催化反响器都采用限制床，即采用挡网、挡板等作为内部构用限制床，即采用挡网、挡板等作为内部构件。件。 4 4按照反响器内层数的多少分类按照反响器内层数的多少分类v流化床可分为单层和多层流化床可分为单层和多层流化床。对气固相催化反流化床。对气固相催化反响主要是运用单层流化床。响主要是运用单层流化床。但在单层流化床中，气固但在单层流化床中，气固相间不能进展逆相操作，相间不能进展逆相操作，反响的转化

52、率较低，气固反响的转化率较低，气固接触时间短，而且满足不接触时间短，而且满足不了某些过程需求在不同的了某些过程需求在不同的阶段控制不同反响温度的阶段控制不同反响温度的要求，这时可采用多层式要求，这时可采用多层式流化床。用于石灰石焙烧流化床。用于石灰石焙烧的多层式流化床的构造的多层式流化床的构造见图见图514514。v在多层式流化床中，在多层式流化床中，气流由下往上经过气流由下往上经过各段床层，流态化各段床层，流态化的固体颗粒那么沿的固体颗粒那么沿着溢流管从上往下着溢流管从上往下依次依次“流过各层流过各层分布板，其流型有分布板，其流型有如板式精馏塔，只如板式精馏塔，只是是“流动的是流流动的是流态

53、化的固体，而不态化的固体，而不是液体。是液体。v消费丙烯腈消费丙烯腈的流化床反的流化床反响器是有代响器是有代表性的单器表性的单器流化床反响流化床反响器，其构造器，其构造见图见图515515。第三节第三节 反响设备的运用与维护反响设备的运用与维护v一、釜式反响一、釜式反响器的运转与操器的运转与操作作, ,图图51 651 6为为消费高密度低消费高密度低压聚乙烯的搅压聚乙烯的搅拌釜聚合系统，拌釜聚合系统，这是目前典型这是目前典型的、在工业上的、在工业上运用最为广泛运用最为广泛的聚合系统。的聚合系统。(一一)开车开车v1.通入氮气对聚合系统进展试漏、氮气置换。通入氮气对聚合系统进展试漏、氮气置换。v

54、2.检查转动设备的光滑情况，投运冷却水、蒸汽、检查转动设备的光滑情况，投运冷却水、蒸汽、热水、氮气、工厂风、仪表风、光滑油、密封油热水、氮气、工厂风、仪表风、光滑油、密封油等系统，投运仪表、电气、平安联锁系统，向聚等系统，投运仪表、电气、平安联锁系统，向聚合釜中参与溶剂或液态聚合单体，当釜内液体淹合釜中参与溶剂或液态聚合单体，当釜内液体淹没最低一层搅拌叶后启动聚合釜搅拌器，继续向没最低一层搅拌叶后启动聚合釜搅拌器，继续向釜内参与溶剂或单体，直到达正常料位为止。釜内参与溶剂或单体，直到达正常料位为止。v3.升温使釜温到达正常值，在升温的过程中，当升温使釜温到达正常值，在升温的过程中，当温度到达某

55、一规定值时，向釜内加催化剂、单体、温度到达某一规定值时，向釜内加催化剂、单体、溶剂、分子量调理剂等，同时控制聚合温度、压溶剂、分子量调理剂等，同时控制聚合温度、压力、聚合釜料位等工艺指示，使之达正常值。力、聚合釜料位等工艺指示，使之达正常值。( (二二) )聚合系统的操作聚合系统的操作v1 1温度控制温度控制v控制好聚合温度对于聚合系统操作是最关键的，控制控制好聚合温度对于聚合系统操作是最关键的，控制聚合温度普通有如下三种方法。聚合温度普通有如下三种方法。 v(1)(1)经过夹套冷却水换热。经过夹套冷却水换热。 v(2)(2)如图如图516516所示，由循环风机所示，由循环风机C C、气相换热

56、器、气相换热器E E。、。、聚合釜组成气相外循环系统，经过气相换热器聚合釜组成气相外循环系统，经过气相换热器E E。可以。可以调理循环气体的温度，并使其中的易冷凝气相冷凝，调理循环气体的温度，并使其中的易冷凝气相冷凝，冷凝液流回聚合釜，从而到达控制聚合温度的目的。冷凝液流回聚合釜，从而到达控制聚合温度的目的。这种取热方法称为气相外循环取热。这种取热方法称为气相外循环取热。 v(3)(3)如图如图516516所示，由浆液循环泵所示，由浆液循环泵P P、浆液换热器、浆液换热器E E：和聚合釜组成浆液外循环系统，经过浆液换热器和聚合釜组成浆液外循环系统，经过浆液换热器E E：可：可以调理循环浆液的温

57、度，从而到达控制聚合温度的目以调理循环浆液的温度，从而到达控制聚合温度的目的，这种取热方法称为装液外循环取热。的，这种取热方法称为装液外循环取热。 v终究采用哪种取热方式，主要决议于聚合釜的容积以终究采用哪种取热方式，主要决议于聚合釜的容积以及聚合单体、溶剂、聚合浆液的性质。大型聚合釜往及聚合单体、溶剂、聚合浆液的性质。大型聚合釜往往同时采用两种以上的取热方法。往同时采用两种以上的取热方法。2 2压力控制压力控制 v在聚合温度恒定的情况下，聚合单体为在聚合温度恒定的情况下，聚合单体为气相时聚合釜的压力主要经过催化剂的气相时聚合釜的压力主要经过催化剂的加料量和聚合单体的加料量来控制，聚加料量和聚

58、合单体的加料量来控制，聚合单体为液相时聚合釜压力主要决议单合单体为液相时聚合釜压力主要决议单体的蒸气分压，也就是聚合温度。聚合体的蒸气分压，也就是聚合温度。聚合釜气相中，不凝的惰性气体的含量过高釜气相中，不凝的惰性气体的含量过高是呵斥聚合釜压力超高的缘由之一，此是呵斥聚合釜压力超高的缘由之一，此时需放火炬，以降低聚合釜的压力。时需放火炬，以降低聚合釜的压力。3 3料位控制料位控制v聚合釜料位应该严厉控制，普通控制在聚合釜料位应该严厉控制，普通控制在7070左右，延续聚合时经过聚合浆液的左右，延续聚合时经过聚合浆液的出料速率来控制，聚合釜必需有自动料出料速率来控制，聚合釜必需有自动料位控制系统，

59、以确保料位准确控制。料位控制系统，以确保料位准确控制。料位控制过低，聚合产率低，料位控制过位控制过低，聚合产率低，料位控制过高甚至满釜，就会呵斥聚合浆液进入换高甚至满釜，就会呵斥聚合浆液进入换热器、风机等设备中呵斥事故。热器、风机等设备中呵斥事故。4 4浆液浓度控制浆液浓度控制v控制聚合浆液浓度也非常重要。浆液过浓，呵斥控制聚合浆液浓度也非常重要。浆液过浓，呵斥搅拌器电动机电流过高，引起超负载跳闸、停转。搅拌器电动机电流过高，引起超负载跳闸、停转。这就会呵斥釜内聚合物结块，甚至引发飞温、爆这就会呵斥釜内聚合物结块，甚至引发飞温、爆聚事故，停顿搅拌是呵斥爆聚事故的主要缘由之聚事故，停顿搅拌是呵斥

60、爆聚事故的主要缘由之一。控制浆液浓度主要是经过控制溶剂的参与量一。控制浆液浓度主要是经过控制溶剂的参与量和聚合产率来实现的。聚合产率的高低在聚合温和聚合产率来实现的。聚合产率的高低在聚合温度和单体参与量不变的情况下，主要经过催化剂度和单体参与量不变的情况下，主要经过催化剂参与量来调理。在发生聚合温度失控时，应立刻参与量来调理。在发生聚合温度失控时，应立刻停进催化剂、聚合单体，添加溶剂进料量，加大停进催化剂、聚合单体，添加溶剂进料量，加大循环冷却水量，紧急放火矩泄压，向后系统排聚循环冷却水量，紧急放火矩泄压，向后系统排聚合浆液，并适时参与阻聚剂。发生停搅拌事故时合浆液，并适时参与阻聚剂。发生停搅