2精细化工过程与设备 第二课 釜式反应器.ppt
《2精细化工过程与设备 第二课 釜式反应器.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2精细化工过程与设备 第二课 釜式反应器.ppt(91页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、精细化工过程与设备精细化工过程与设备授课教师授课教师 张大德张大德代代代代 第二章第二章 釜式反应器釜式反应器第二章第二章 釜式反应器釜式反应器图图图图 标准釜式反应器标准釜式反应器标准釜式反应器标准釜式反应器第二章第二章 釜式反应器釜式反应器2.1 2.1 概述概述 精细化工生产中经常遇到气液、液液和精细化工生产中经常遇到气液、液液和液固相反应,应用最为广泛的一类反应设备是釜式液固相反应,应用最为广泛的一类反应设备是釜式反应器。它们被用于进行许多不同的反应过程,例如:反应器。它们被用于进行许多不同的反应过程,例如:硝化、还原、磺化、碱熔、氯化和缩合等,以及各种硝化、还原、磺化、碱熔、氯化和缩
2、合等,以及各种辅助过程,例如:溶解、稀释、中和、酸化、混合等。辅助过程,例如:溶解、稀释、中和、酸化、混合等。图图2.12.1是一种标准的釜式反应器。它由钢板卷焊制成是一种标准的釜式反应器。它由钢板卷焊制成圆筒体,再焊接上由钢板压制的标准釜底,并配上釜圆筒体,再焊接上由钢板压制的标准釜底,并配上釜盖、夹套、搅拌器等部件。盖、夹套、搅拌器等部件。第二章第二章 釜式反应器釜式反应器l右图是一种典型的釜式右图是一种典型的釜式反应器,由图可见其结反应器,由图可见其结构主要由以下几部分组构主要由以下几部分组成:壳体结构、搅拌器、成:壳体结构、搅拌器、密封装置和换热装置。密封装置和换热装置。1-1-搅拌器
3、;搅拌器;2-2-釜体;釜体;3-3-夹套;夹套;4-4-搅拌轴搅拌轴 5-5-压料管;压料管;6-6-支架;支架;7-7-人孔;人孔;8-8-轴封;轴封;9-9-传动装置传动装置 图图图图2.1 2.1 2.1 2.1 标准釜式反应器标准釜式反应器标准釜式反应器标准釜式反应器第二章第二章 釜式反应器釜式反应器l l 釜式反应器具有各种各样的搅拌装置、不同形式的传热装置,釜式反应器具有各种各样的搅拌装置、不同形式的传热装置,并且同时又装配着许多零件,这些零件和结构往往也可能以不并且同时又装配着许多零件,这些零件和结构往往也可能以不同的组合形式出现在其它形式的反应设备中,因此我们仔细研同的组合形
4、式出现在其它形式的反应设备中,因此我们仔细研究这类设备的结构之后,对于其他形式的反应器的结构也就不究这类设备的结构之后,对于其他形式的反应器的结构也就不难理解和掌握了。难理解和掌握了。l釜式反应器一般在常压之下操作,也可以在加压之下操作。但即釜式反应器一般在常压之下操作,也可以在加压之下操作。但即使是在常压之下操作的反应釜,一般也将它设计到能耐三个大使是在常压之下操作的反应釜,一般也将它设计到能耐三个大气压,因为工业上常利用压缩气体从设备内压出液体物料。而气压,因为工业上常利用压缩气体从设备内压出液体物料。而压料用的压缩气体的压力一般在三个大气压以下。既然有在加压料用的压缩气体的压力一般在三个
5、大气压以下。既然有在加压之下使用的可能性,那么就必须具有能保证内部空间密闭性压之下使用的可能性,那么就必须具有能保证内部空间密闭性的结构。这种密闭结构对于那些能放出具有危险性(易燃、易的结构。这种密闭结构对于那些能放出具有危险性(易燃、易爆、有毒)的蒸汽或气体的物料也是必须的。因此按照爆、有毒)的蒸汽或气体的物料也是必须的。因此按照3 34 4个个大气压设计的反应釜是应用得非常广泛的一类设备。大气压设计的反应釜是应用得非常广泛的一类设备。2.22.2釜式反应器的壳体结构釜式反应器的壳体结构(1 1)罐体)罐体 碟形碟形 球形球形 锥形锥形 平面形平面形 图图 2.3 2.3 釜式反应器的壳体结
6、构釜式反应器的壳体结构l釜式反应器容积和结构尺寸,有国家标准。在选型和釜式反应器容积和结构尺寸,有国家标准。在选型和设计时可以参考。设计时可以参考。l釜式反应器的壳体结构包括筒体、底、盖(或称封头)釜式反应器的壳体结构包括筒体、底、盖(或称封头)、手孔或人孔、视镜及各种工艺接管口等。、手孔或人孔、视镜及各种工艺接管口等。l釜式反应器的筒体皆制成圆筒形。釜式反应器的筒体皆制成圆筒形。釜底和釜盖常用的釜底和釜盖常用的形状有平面形、碟形、椭圆形和球形,形状有平面形、碟形、椭圆形和球形,釜底也有锥形,釜底也有锥形,见图。见图。2.22.2釜式反应器的壳体结构釜式反应器的壳体结构 图图2.4 2.4 罐
7、体及罐体的焊接罐体及罐体的焊接l罐体是将钢板卷成圆筒形,沿着直线进行罐体是将钢板卷成圆筒形,沿着直线进行V V形加强焊形加强焊而制成的。罐体的高度,除了应符合生产过程的要求而制成的。罐体的高度,除了应符合生产过程的要求外,通常尽可能使罐体的高度接近罐体的直径,或尽外,通常尽可能使罐体的高度接近罐体的直径,或尽可能按钢板的规格考虑。一般用钢板的宽度作为罐体可能按钢板的规格考虑。一般用钢板的宽度作为罐体的高度。如果一块钢板的宽度比罐体的高度大需要切的高度。如果一块钢板的宽度比罐体的高度大需要切割时,则应按钢板的宽度的二分之一、三分之一或四割时,则应按钢板的宽度的二分之一、三分之一或四分之一进行切割
8、。相当一部分反应釜罐体的高度与直分之一进行切割。相当一部分反应釜罐体的高度与直径之比为二比一。径之比为二比一。2.22.2釜式反应器的壳体结构釜式反应器的壳体结构 (2 2)底和盖)底和盖l底和盖可以有各种不同的式样,常用的有折边椭圆形、底和盖可以有各种不同的式样,常用的有折边椭圆形、折边球形、平面形和蝶形,有时也用锥形。各种底和盖折边球形、平面形和蝶形,有时也用锥形。各种底和盖式样的选择是根据设备的操作条件来决定的。式样的选择是根据设备的操作条件来决定的。带折边椭圆形底带折边椭圆形底 带折边球形底带折边球形底 无折边的底无折边的底 锥型底锥型底 平底平底 反应釜的盖反应釜的盖 图图2.5 2
9、.5 反应釜的底和盖反应釜的底和盖2.22.2釜式反应器的壳体结构釜式反应器的壳体结构l在一般的釜式反应器中最常用的是折边椭圆形和折边球形的底和在一般的釜式反应器中最常用的是折边椭圆形和折边球形的底和盖。它们适用于操作压力大于盖。它们适用于操作压力大于0.70.7大气压的设备,是用钢板由冲压大气压的设备,是用钢板由冲压或人工锻打而制成的。用作底时与同样直径的罐体焊接在一起即或人工锻打而制成的。用作底时与同样直径的罐体焊接在一起即可。而用作顶盖时,则将它们与法兰焊在一起。从应力分布情况可。而用作顶盖时,则将它们与法兰焊在一起。从应力分布情况来看,椭圆形的底应力分布较为均匀,而折边球形的底在转折处
10、来看,椭圆形的底应力分布较为均匀,而折边球形的底在转折处有应力集中现象,因此在选型和设计时一般都推荐椭圆形底。有应力集中现象,因此在选型和设计时一般都推荐椭圆形底。l在生产过程中,为了使非均相的混合物分离,常采用具有锥形底在生产过程中,为了使非均相的混合物分离,常采用具有锥形底的设备,其角度有的设备,其角度有3030和和4545两种。两种。l对于不受压力的反应器及容器,常采用平底及平盖的设备。对于不受压力的反应器及容器,常采用平底及平盖的设备。2.22.2釜式反应器的壳体结构釜式反应器的壳体结构(3 3)法兰)法兰l罐体的上端和顶盖上焊以成对的法兰,法兰之间安放填罐体的上端和顶盖上焊以成对的法
11、兰,法兰之间安放填料,然后借螺钉将其拧紧,以保证反应设备的密闭。法料,然后借螺钉将其拧紧,以保证反应设备的密闭。法兰可由钢板切成(适用于罐体直径不大的情况),或由兰可由钢板切成(适用于罐体直径不大的情况),或由扁钢或角钢圈制,或用钢铸制,或者锻制。关于法兰的扁钢或角钢圈制,或用钢铸制,或者锻制。关于法兰的直径、厚度、螺钉的规格、数量等均在国家标准中有具直径、厚度、螺钉的规格、数量等均在国家标准中有具体规定。体规定。平焊法兰平焊法兰 对焊法兰对焊法兰 图图2.6 2.6 反应釜的法兰反应釜的法兰2.22.2釜式反应器的壳体结构釜式反应器的壳体结构 (4 4)人孔(或手孔)人孔(或手孔)l在大多数
12、反应釜的盖上都有人孔在大多数反应釜的盖上都有人孔(或手孔或手孔),),人孔(或人孔(或手孔)被用来加入固态物料,和清理检修反应釜内手孔)被用来加入固态物料,和清理检修反应釜内部。人孔的直径为部。人孔的直径为400400毫米(圆形的)或毫米(圆形的)或300400300400毫毫米(椭圆形的),大部分人孔是圆形的。人孔或手米(椭圆形的),大部分人孔是圆形的。人孔或手孔有多种形式,它包括焊接固定在釜盖上的孔体,孔有多种形式,它包括焊接固定在釜盖上的孔体,平的或凸形的孔盖,用螺钉拧紧孔盖,使其密闭。平的或凸形的孔盖,用螺钉拧紧孔盖,使其密闭。图图2.7 2.7 反应釜的人孔反应釜的人孔2.22.2釜
13、式反应器的壳体结构釜式反应器的壳体结构 (5 5)连管、加料管和压料管)连管、加料管和压料管l连管连管 绝大多数反应釜都要和各种管道相连接,而这些管道通常绝大多数反应釜都要和各种管道相连接,而这些管道通常是与安装在反应釜盖上的连管相连接。连管的短管部分通常焊是与安装在反应釜盖上的连管相连接。连管的短管部分通常焊接在釜盖上。布置在釜盖上的几个连管通常应具有相同的直径。接在釜盖上。布置在釜盖上的几个连管通常应具有相同的直径。一般来说连管的截面积以在一般来说连管的截面积以在15153030分钟内将釜内全部液体取尽分钟内将釜内全部液体取尽为原则。大致尺寸如下:为原则。大致尺寸如下:反应釜的容积(升)反
14、应釜的容积(升)连管的直径(毫米)连管的直径(毫米)30003000以下以下 50506060 3000 30006000 756000 75 6000 600010000 10010000 100 图图2.8 2.8 反应釜的连管反应釜的连管2.22.2釜式反应器的壳体结构釜式反应器的壳体结构 加料管加料管 当向反应釜内加料时,原则上不允许用连当向反应釜内加料时,原则上不允许用连管直接加料,因为这样会使液体散在釜盖的内管直接加料,因为这样会使液体散在釜盖的内表面上,并流入设备的法兰之间垫料圈中去,表面上,并流入设备的法兰之间垫料圈中去,引起腐蚀和渗漏。因此在连管内必须另装加料引起腐蚀和渗漏。
15、因此在连管内必须另装加料管。加料管是一根短管插在加料用的连管内,管。加料管是一根短管插在加料用的连管内,借法兰和螺钉与连管连接,加料管的下端应截借法兰和螺钉与连管连接,加料管的下端应截成与水平成成与水平成4545角,为的是使液体在加料时不角,为的是使液体在加料时不致四面溅开,也不致落在釜壁上。在计算加料致四面溅开,也不致落在釜壁上。在计算加料管直径时,通常依据每小时所加物料的体积和管直径时,通常依据每小时所加物料的体积和液体在管内的流速,液体在管内的流速一般在液体在管内的流速,液体在管内的流速一般在0.750.751 1米米/秒的限度之内。秒的限度之内。图2.9 加料管 2.22.2釜式反应器
16、的壳体结构釜式反应器的壳体结构 压料管压料管 压料管是利用压缩空气或压料管是利用压缩空气或其他气体从反应釜中将全部液其他气体从反应釜中将全部液态物料压出时所用的管子。并态物料压出时所用的管子。并不是每一个反应釜都必须有这不是每一个反应釜都必须有这样一根压料管,只有在这一反样一根压料管,只有在这一反应釜内的物料要输送到位置更应釜内的物料要输送到位置更高或并列的另一设备中去,才高或并列的另一设备中去,才考虑安装压料管。压料管的位考虑安装压料管。压料管的位置一般贴着釜壁安装。置一般贴着釜壁安装。图2.10 反应釜的压料管 2.22.2釜式反应器的壳体结构釜式反应器的壳体结构 釜底放料口釜底放料口 对
17、于较粘稠的物对于较粘稠的物料,或含有固体的悬料,或含有固体的悬浮液,常常采用釜底浮液,常常采用釜底放料的办法。釜底放放料的办法。釜底放料口安装有釜底阀。料口安装有釜底阀。常用的阀门有考克、常用的阀门有考克、上展阀和下展阀。上展阀和下展阀。图2.12 上展阀图2.11 下展阀 2.22.2釜式反应器的壳体结构釜式反应器的壳体结构 (6)(6)温度计套管温度计套管 在反应釜中所处理的物料温在反应釜中所处理的物料温度,主要是利用放在特制的套管度,主要是利用放在特制的套管中的长温度计或热电偶来进行计中的长温度计或热电偶来进行计量的。这类套管都是用铸铁或钢量的。这类套管都是用铸铁或钢做成的一端封闭的管子
18、,在这类做成的一端封闭的管子,在这类管子中注入一些机油或其它高沸管子中注入一些机油或其它高沸点的液体,以建立较好的传热条点的液体,以建立较好的传热条件,然后插入温度计或热电偶。件,然后插入温度计或热电偶。再通过连管插到反应釜中去,并再通过连管插到反应釜中去,并用螺钉使它与连管固定。用螺钉使它与连管固定。图2.13 温度计套管 2.22.2釜式反应器的壳体结构釜式反应器的壳体结构 (7)(7)反应釜支架反应釜支架 反应釜支架反应釜支架有二种:悬吊式有二种:悬吊式支架和支承式支支架和支承式支架。悬吊式支架架。悬吊式支架是可以将反应釜是可以将反应釜固定在操作平台固定在操作平台上,而支承式支上,而支承
19、式支架则是安放在地架则是安放在地面上。面上。图2.14 悬吊式支架和支承式支架2.3 2.3 釜式反应器的搅拌装置釜式反应器的搅拌装置 2.3 2.3 釜式反应器的搅拌装置釜式反应器的搅拌装置 一,搅拌器的形式及结构一,搅拌器的形式及结构l精细化学工艺的许多过程都是在有搅拌装置的釜式反应器中实现精细化学工艺的许多过程都是在有搅拌装置的釜式反应器中实现的。搅拌的目的是:的。搅拌的目的是:使互溶的两种或两种以上液体混合均匀;使互溶的两种或两种以上液体混合均匀;形成乳浊液或悬浮液;形成乳浊液或悬浮液;促进化学反应和加速物理变化过程,如促进溶解、吸收、吸附、促进化学反应和加速物理变化过程,如促进溶解、
20、吸收、吸附、萃取、传热等过程。也能刮除沉积在器壁上的附着物,提高传热萃取、传热等过程。也能刮除沉积在器壁上的附着物,提高传热效率。效率。l实际操作中,搅拌可以同时达到上述几种目的。例如,在液体的实际操作中,搅拌可以同时达到上述几种目的。例如,在液体的催化加氢反应中,采用搅拌操作,一方面能使固体催化剂颗粒保催化加氢反应中,采用搅拌操作,一方面能使固体催化剂颗粒保持悬浮状态,另一方面能将反应生成的热量迅速移除。同时,还持悬浮状态,另一方面能将反应生成的热量迅速移除。同时,还能使气体均匀地分散于液相中。能使气体均匀地分散于液相中。2.3 2.3 釜式反应器的搅拌装置釜式反应器的搅拌装置l不同的生产过
21、程对搅拌程度有不同的要求。在有些生产过程中,不同的生产过程对搅拌程度有不同的要求。在有些生产过程中,例如,炼油厂大型油罐内原油的搅拌,只要求罐内原油宏观上混例如,炼油厂大型油罐内原油的搅拌,只要求罐内原油宏观上混匀,这样的搅拌任务比较容易达到;在另外一些过程中,如两液匀,这样的搅拌任务比较容易达到;在另外一些过程中,如两液体的快速反应,不但要求混合物宏观上混匀,而且希望在小尺度体的快速反应,不但要求混合物宏观上混匀,而且希望在小尺度上也获得快速均匀的混合,从而对搅拌提出了更高的要求。针对上也获得快速均匀的混合,从而对搅拌提出了更高的要求。针对不同的搅拌目的,选择恰当的搅拌器构型和操作条件,才能
22、获得不同的搅拌目的,选择恰当的搅拌器构型和操作条件,才能获得最佳的搅拌效果。最佳的搅拌效果。l搅拌的方法很多,使用最早、且仍在广泛使用的是机械搅拌,本搅拌的方法很多,使用最早、且仍在广泛使用的是机械搅拌,本节主要讨论搅拌器类型、操作特性等问题。常用的搅拌器有桨式、节主要讨论搅拌器类型、操作特性等问题。常用的搅拌器有桨式、框式、锚式、旋浆式、涡轮式和螺带式等。搅拌装置的形式和构框式、锚式、旋浆式、涡轮式和螺带式等。搅拌装置的形式和构造主要取决于物料的聚集状态、粘度、比重以及处理物料的多少造主要取决于物料的聚集状态、粘度、比重以及处理物料的多少等等。在选择和设计搅拌器构造时。最基本的原则是:取得最
23、高等等。在选择和设计搅拌器构造时。最基本的原则是:取得最高的搅拌效率、消耗最小的动力、具有简单的构造和成本。的搅拌效率、消耗最小的动力、具有简单的构造和成本。2.3 2.3 釜式反应器的搅拌装置釜式反应器的搅拌装置 1,1,搅拌器的各种形式和结构搅拌器的各种形式和结构 (1)(1)浆式搅拌器浆式搅拌器 如图如图2.152.15,可以用钢制,也可以用木板或高分子材料制成。,可以用钢制,也可以用木板或高分子材料制成。适用于不需要剧烈混合的场合,例如用于物料的缓慢溶解、适用于不需要剧烈混合的场合,例如用于物料的缓慢溶解、将物料保持在悬浮状态等。它可以适用于混合粘度达将物料保持在悬浮状态等。它可以适用
24、于混合粘度达200000200000厘泊的液体系统。桨叶的形式可以是平直叶或折叶,桨叶的厘泊的液体系统。桨叶的形式可以是平直叶或折叶,桨叶的总长度约为反应釜直径的三分之一到三分之二,转速为总长度约为反应釜直径的三分之一到三分之二,转速为12128080转转/分(反应釜容积越大,转速越小),在反应釜中视需要分(反应釜容积越大,转速越小),在反应釜中视需要情况可以安装好几层桨叶,各层桨叶可以平行安装,也可以情况可以安装好几层桨叶,各层桨叶可以平行安装,也可以错开错开9090角安装。最下一层桨叶与釜底的距离约为反应釜直角安装。最下一层桨叶与釜底的距离约为反应釜直径的六分之一到十分之一,各层桨叶的最大
25、距离约为釜直径径的六分之一到十分之一,各层桨叶的最大距离约为釜直径的三分之二左右。的三分之二左右。2.3 2.3 釜式反应器的搅拌装置釜式反应器的搅拌装置 平叶式浆式搅拌器平叶式浆式搅拌器 折叶式浆式搅拌器折叶式浆式搅拌器 开启折叶式浆式搅拌器开启折叶式浆式搅拌器 浆式搅拌器的安装浆式搅拌器的安装 图图2.15 2.15 浆式搅拌器及其安装位置浆式搅拌器及其安装位置2.3 2.3 釜式反应器的搅拌装置釜式反应器的搅拌装置 (2)(2)框式搅拌器框式搅拌器 见图见图2.162.16,用扁钢、木材或高分子,用扁钢、木材或高分子材料制成,框式搅拌器可以看作是浆式材料制成,框式搅拌器可以看作是浆式搅拌
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2精细化工过程与设备 第二课 釜式反应器 精细化工 过程 设备 第二 反应器
限制150内