精细化工过程与设备第7章

1、第七章 容器和反应设备,主要内容： 第一节 容器 第二节 常压（釜式）反应设备 第三节 其他反应设备,第一节 容器,一、容器的结构与分类,容器的结构,视镜,第一节 容器,（二）分类,第一种 按容器形状分类,1. 方形和矩形容器,2. 球形容器,3. 圆筒形容器,第二种：按设计压力分类,内压容器与外压容器,第一节 容器,第三种：按作用原理（即用途）分类,反应容器:用来完成介质的物理化学反应的容器. 换热容器:用来完成介质的热量交换的容器. 分离容器:用来完成介质的流体压力平衡和气体 净化分离等的容器. 储存容器: 用来盛装生产和生活的原料气体、液 体和液化气体等的容器.,第一节 容器,二、容器机

2、械设计的基本要求,（二）可行性：包括制造、安装、操作、维修及运输的可能性、方便性等。,（三）经济性：主要指单位生产能力、消耗系数、设备价格、管理费用、产品总成本等。,（一）安全性：主要有强度、刚度、密封性、耐久性。,第一节 容器,三、容器零部件的标准化,(一) 、标准化的意义 1.组织现代化生产的重要手段之一。 2.标准化为组织专业生产提供了有利条件。 3.消除贸易障碍提高竞争能力，实现标准化可以 增加零部件的互换性。,第一节 容器,(二)容器零部件标准化的基本参数公称直径DN和公称压力PN,1.公称直径:是将容器及管子直径加以标准化后的标准直径. (1) 压力容器(筒体、封头)的公称直径:

3、(2) 管子: (3) 其它零部件的公称直径: 2.公称压力:是将压力容器所能承受的压力范围分为若干个等级,这种规定的标准压力等级就是公称压力,以PN表示.,第二节 常压（釜式）反应设备,典型的釜式反应器 主要由以下几部分构成：,壳体结构,搅拌装置,密封装置,换热装置,反应釜,第二节 常压（釜式）反应设备,一、反应釜的特点及其应用,反应釜的特性: (1) 温度易于控制. (2) 操作灵活,可按生产需要进 行间歇、半间歇或连续操作. (3) 对于容量大和反应时间长的 反应,往往更为经济. (4) 细小的催化剂颗粒能充分悬 浮在整个液体反应体系中,从 而获得有效的接触.,第二节 常压（釜式）反应设

4、备,二、反应釜的操作方式,釜式反应器的操作方式可分为间歇、半间歇、连续操作,第二节 常压（釜式）反应设备,三、反应釜的换热,（一）夹套和蛇管换热,第二节 常压（釜式）反应设备,蛇管换热,蛇管结构,第二节 常压（釜式）反应设备,（二）釜外换热,外部循环式换热,回流冷凝式换热,第二节 常压（釜式）反应设备,（三）强化传热的途径 提高搅拌功率可以提高流体的湍动程度，从而提高传热系数，但一旦搅拌达到强制对流，搅拌功率再增加传热系数没有显著增加。,第二节 常压（釜式）反应设备,四、反应釜的搅拌装置 搅拌的目的： 1 帮助传质。 2 强化传热。 3 提高反应速率。,（一）机械搅拌 机械搅拌是靠机械力向反应

5、器内输入能量产生搅拌效果，影响搅拌效果的主要因素有搅拌转速、搅拌器形状和反应釜的内部结构。,搅拌设备中宏观混合模型 1充分混合区 2很少混合的缓慢流动,第二节 常压（釜式）反应设备,机械搅拌流型,第二节 常压（釜式）反应设备,1、桨式搅拌：优点是制作简单，价格便宜。缺点是转速较低，搅拌效率低，搅拌时不仅有径向流而且可以产生部分轴向流。,第二节 常压（釜式）反应设备,2、涡轮式搅拌：适用物料黏度范围广，剪切力较大，当能量消耗不大时，搅拌效率较高，分散流体的效果好。,开启涡轮式,圆盘平直叶涡轮,弯叶圆盘涡轮,半圆弧圆盘涡轮式,第二节 常压（釜式）反应设备,3、框式与锚式：特点是起搅拌作用的框架能增

6、大搅拌范围，适用于高黏度、处理量大的物料及液固混合物，易得到大的表面传热系数，但是搅拌速度较慢。,第二节 常压（釜式）反应设备,4、旋桨式搅拌器：能使物料在反应釜内做循环流动，作用以容积循环为主，剪切作用小，轴流效果显著，适用于固体溶解、结晶、悬浮等操作。,旋桨式搅拌,第二节 常压（釜式）反应设备,5、螺带式、螺杆式搅拌器 一般螺带的外轮廓尺寸接近容器内壁，使搅拌操作遍及整个罐体。螺杆式与螺带式的作用相似，尺寸小于螺带。,螺带式搅拌器,螺杆式搅拌器,第二节 常压（釜式）反应设备,打旋现象,挡板对流型的影响,第二节 常压（釜式）反应设备,导流筒的作用在于提高混合效率，一方面它提高了筒内液体的搅拌

7、程度，加强了搅拌器对液体的直接剪切作用，同时又确定了充分循环的流型，使反应釜内所有物料均可通过导流筒内的强烈混合区。,导流筒,第二节 常压（釜式）反应设备,（二）通气式搅拌,通气搅拌,气流搅拌装置简单，搅拌柔和，无运动部件，不需要机械搅拌省去密封装置，减少了泄露和受到外界污染。 缺点：气流会带走液体中的挥发组分，通气搅拌力度小，对于高黏度和有固体参与的反应不合适。,第二节 常压（釜式）反应设备,（三）罐外循环式搅拌,罐外循环搅拌,优点：搅拌基本没有死角，能耗低，适用于液体或有少量固体的反应。 缺点：搅拌强度低，不适用于高黏度或有大量固体参与的反应。,第三节 其他反应设备,一、管式反应器 一种呈

8、管状，长度远大于直径的反应器。可以是单管，也可以是多管并联，也可以是空管，如管式裂解炉；也可以是在管内填充颗粒状催化剂的填充管，以进行多相催化反应。,管式反应器,第三节 其他反应设备,二、固定床反应器,固定床反应器又称填充床反应器，装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。有三种基本形式: (1)轴向绝热式固定床反应器. (2)径向绝热式固定床反应器. (3)列管式固定床反应器.,第三节 其他反应设备,第三节 其他反应设备,合成塔实物图,第三节 其他反应设备,固定床反应器的优点是： 返混小，流体同催化剂可进行有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。 催化剂机械损耗小。 结构简单。 固定床反应器的缺点是： 传热差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围）。 操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用，常代之以流化床反应器或移动床反应器。,第三节 其他反应设备,三、膜反应器,膜反应器,膜反应器是一种利用选择性渗透膜制作.