化工设备认知与制图栾学钢)ppt4.3反应釜-28.ppt

化工设备认知与制图,第28次课,1,任务4.3 搅拌反应釜,化工设备认知与制图,第28次课,2,任务4.3 搅拌反应釜,一、搅拌反应釜的总体结构 二、搅拌反应釜的釜体结构 三、搅拌反应釜的传热装置 四、反应釜搅拌装置 五、反应釜传动装置 六、反应釜轴封装置 七、反应釜的维护保养 【知识拓展】反应釜常见故障及排除方法,化工设备认知与制图,第28次课,3,,一、搅拌反应釜的总体结构,1.反应釜的作用 作用：为化学反应提供空间和反应条件 应用：主要应用于液—液均相反应过程，也适于气—液、液—液非均相反应过程 适用：主要适用于间歇操作过程，又适于单釜或多釜串联用于连续操作过程换热器、塔都是用来处理传热、传质等物理过程的设备化工设备认知与制图,第28次课,4,,反应设备的种类和结构,按照参加化学反应物料的物态的不同（气体或液体），操作条件的不同（压力、温度以及物料静止还是流动），反应的热效应的不同（吸热反应还是放热反应），反应设备可以有很多种类和结构 合成氨工厂的氨合成塔 炼油厂的加氢反应器 合成橡胶厂的反应釜 化纤厂的聚合釜 抗菌素厂的发酵釜,反应设备有的需要耐高压，有的需要耐介质的腐蚀，有的还根据操作要求设置各种内件，如触媒支承装置、换热装置和搅拌装置等。

反应设备在化工设备中是非常重要的，大多都是化工生产中的关键设备化工设备认知与制图,第28次课,5,反应设备的种类和结构,按结构型式的特征—— 搅拌反应釜 管式反应器 塔式反应器 固定床反应器 流化床反应器,化工设备认知与制图,第28次课,6,,2.搅拌反应釜的总体结构,筒体 传热装置 传动装置 轴封装置 各种接管,1—搅拌器； 2—釜体； 3—夹套； 4—搅拌轴； 5—压出管； 6—支座； 7—人孔； 8—轴封； 9—传动装置图4-51 搅拌反应釜,化工设备认知与制图,第28次课,7,二、搅拌反应釜的釜体结构,1.高径比（H/Di ） 釜体是为物料完成搅拌反应提供反应空间的 釜体的内直径和高度是反应器的基本尺寸 在已知反应器的操作容积后，首先要确定釜体适宜的高径比化工设备认知与制图,第28次课,8,（1）由于搅拌功率在一定条件下与搅拌器直径的5次方成正比，为减少搅拌功率，H/Di可取得大一些 （2）若采用夹套传热结构，从传热角度看，希望H/Di可取得大一些；当容积一定时，H/Di大、釜体就高，盛料部分表面积大、传热面积也就大 （3）要考虑物料的状态，对发酵类物料，为了使通入罐内的空气与发酵物料充分接触，H/Di应取得大一些。

化工设备认知与制图,第28次课,9,表4-3 搅拌反应器的高径比,化工设备认知与制图,第28次课,10,2.直径及高度确定,釜体内应留有一定的空间以满足不同物料的反应要求 在确定釜体的直径和高度时，应考虑装料系数 如果物料在反应过程中产生泡沫或呈沸腾状态，取装料系数0.6～0.7；若物料反应较平稳，则取装料系数0.8～0.85 为了便于计算，在初步确定H/Di后，可先忽略封头的容积，近似计算出釜体的容积化工设备认知与制图,第28次课,11,,,≈,V—釜体容积，mm3； V0—釜体操作容积， V0=ηV，mm3； η—装料系数； Vk—两封头容积，mm3化工设备认知与制图,第28次课,12,3.夹套反应器壁厚确定及压力试验,带夹套的反应器由于内筒和夹套是两个独立的受压室，所以组合后会出现比较复杂的情况，应慎重对待化工设备认知与制图,第28次课,13,4.顶盖（上封头）,一般通过法兰将顶盖与筒体相连接，可拆装 结构—— 椭圆形盖（应用最多） 平盖 碟形盖 锥形盖,化工设备认知与制图,第28次课,14,5.工艺接管,反应器的接管包括—— 进出料管 仪表接口 温度计及压力计管口 接管的直径和方位由工艺要求确定。

化工设备认知与制图,第28次课,15,⑴ 进料管（图4-53）,,加料管下端做成45°角、开口朝向设备中心，以防止物料冲刷罐体套管结构，便于拆装、更换和清洗，适用于易腐蚀、易磨损、易堵塞的介质长进料结构，接管沉浸在料液中，这样可减少飞溅和冲击液面，并可起到液封的作用，也有利于稳定液面和气液吸收，为防止虹吸在管子上部开有小孔化工设备认知与制图,第28次课,16,⑵出料管 出料管分上出料和下出料两种出料时在罐体内充压缩空气或其他惰性气体（常用氮气），靠气体的压力将物料压入出料管，压出管的管口必须放在罐内最低处，且底部做成与罐体下封头相似的形状图4-54下部出料管 适于黏度大或有固体颗粒的介质,图4-55 上部出料管 当物料需要输送到较高位置 或密闭输送时采用,化工设备认知与制图,第28次课,17,,三、搅拌反应釜的传热装置 1.夹套结构,图4-56可拆卸夹套 图4-57不可拆卸夹套,化工设备认知与制图,第28次课,18,,,整体夹套的结构类型,化工设备认知与制图,第28次课,19,夹套肩部与筒体的连接结构,化工设备认知与制图,第28次课,20,,夹套直径与内筒直径的关系表,夹套的高度主要取决于传热面积的大小，为了保证传热充分，夹套上端一般应高于内物料的液面，所以夹套的高度为：,Vc为内筒下封头容积,化工设备认知与制图,第28次课,21,2.蛇管结构,当需要传热面积较大、夹套不能满足时，可采用蛇管传热。

蛇管沉浸在物料中，热损失小、传热效果好，还能提高搅拌强度 也可以夹套与蛇管联合使用，以增大传热面积化工设备认知与制图,第28次课,22,图4-58 蛇管结构,化工设备认知与制图,第28次课,23,图4-58-1 蛇管的固定结构 （a）结构简单、制作方便，但不易拧紧，适于压力不大、管径较小的场合；（b）、（c）两图固定效果较好，适合于大管径和有较大振动的场合；（d）图将蛇管支托在扁钢上，当温度变化时，管子可自由伸缩，适用于膨胀较大的场合；（e）、（f）两图都是用扁钢和螺栓夹紧蛇管，适合于蛇管密集的搅拌设备中兼作导流筒的情况，图（f）适合于有剧烈振动的场合化工设备认知与制图,第28次课,24,四、搅拌反应釜的搅拌装置,搅拌装置是反应釜的关键部件 反应釜内的反应物借助搅拌器的搅拌，达到物料充分混合、增强物料分子碰撞、加快反应速率、强化传质与传热效果、促进化学反应的目的化工设备认知与制图,第28次课,25,1.搅拌器类型 ⑴推进式搅拌器,,图4-59 推进式搅拌器,化工设备认知与制图,第28次课,26,⑴推进式搅拌器 应用：适用于粘度低、流量大的场合结构：推进式搅拌器形状与船舶用螺旋桨相似。

桨叶上表面为螺旋面，叶片数一般为三个桨叶直径较小，一般为筒体内径的1／3左右，宽度较大，且从根部向外逐渐变宽图4-59 推进式搅拌器,化工设备认知与制图,第28次课,27,⑵桨式搅拌器,图4-60 桨式搅拌器,化工设备认知与制图,第28次课,28,⑵桨式搅拌器 应用：用于流体的循环或黏度较高物料的搅拌结构：桨式搅拌器一般由扁钢或角钢加工制成桨式搅拌器分为平直叶和折叶式两种 桨式搅拌器的直径一般为筒体内径的0．35～0．8倍，其中D／B—4～10搅拌桨转速较低，一般为20～80 r／min当液层较高时，常装多层桨叶，且相邻两层桨叶交错90°安装图4-60 桨式搅拌器,化工设备认知与制图,第28次课,29,⑶涡轮式搅拌器,结构：涡轮结构如同离心泵的翼轮，轮叶上的叶片有平直形、弯曲形等形状涡轮搅拌器形式较多，可分为开启式和带圆盘两大类 涡轮式搅拌器的桨叶直径一般为筒体内径的0．25～0．5倍，且一般在 ф700 mm以下涡轮的标准转速为2～10 m／s， D／B＝5～8 应用：适用于低黏度到中黏度流体的混合、液-液分散、固-液悬浮，以及促进传热、传质和化学循环图4-61 涡轮式搅拌器,化工设备认知与制图,第28次课,30,⑶涡轮式搅拌器：开启式,,a开启平直叶涡轮式 b开启弯叶涡轮式 c开启折叶涡轮式,图4-61-1 涡轮式搅拌器（开启式）,化工设备认知与制图,第28次课,31,⑶涡轮式搅拌器：带圆盘,,,d圆盘平直叶涡轮式 e圆盘弯叶涡轮式 f闭式弯叶涡轮式,图4-61-2 涡轮式搅拌器（带圆盘）,化工设备认知与制图,第28次课,32,⑷框式和锚式搅拌器,框式搅拌器是由桨式演变而成，两层水平桨叶用铅垂桨叶联成刚性框架，结构比较坚固。

图4-62 锚式搅拌器及框式搅拌器,化工设备认知与制图,第28次课,33,⑷框式和锚式搅拌器,当框式搅拌器底部形状和釜体下封头的形状相似时，就成为锚式搅拌器化工设备认知与制图,第28次课,34,⑷框式和锚式搅拌器,结构：锚式搅拌器是由垂直奖叶和形状与底封头形状相同的水平桨叶所组成 锚式和框式搅拌器的共同特点是旋转部分的直径较大，可达筒体内径的0．9倍以上，一般取D／B＝10～14 应用：搅拌混合效果不太理想，适合于对混合要求不太高的场合化工设备认知与制图,第28次课,35,⑸螺杆式和螺带式搅拌器,应用：主要适合于在高黏度、低转速下使用，在化工生产中应用广泛a 螺杆式 b螺带式,图4-63 螺带式搅拌器,化工设备认知与制图,第28次课,36,2.搅拌器的标准及选用,⑴搅拌器标准 国家标准规定了各种搅拌器的产品分类、结构与主要参数、技术要求，以及检验、包装和贮运等要求 现行的搅拌器标准主要有 《HG/T 3796.8-2005推进式搅拌器》 《HG/T 3796.3-2005桨式搅拌器》 《HG/T 3796.4-2005开启涡轮式搅拌器》 《HG/T 3796.12-2005锚框式搅拌器》 《HG/T 3796.11-2005螺带式搅拌器》等。

在需要时可根据生产要求选用标准搅拌器化工设备认知与制图,第28次课,37,⑵搅拌器类型的选择 表4-4 搅拌器类型和适用条件,化工设备认知与制图,第28次课,38,⑵搅拌器类型的选择 表4-4 搅拌器类型和适用条件,化工设备认知与制图,第28次课,39,⑵搅拌器类型的选择 表4-4 搅拌器类型和适用条件,化工设备认知与制图,第28次课,40,⑵搅拌器类型的选择 表4-4 搅拌器类型和适用条件,化工设备认知与制图,第28次课,41,⑵搅拌器类型的选择 表4-45 搅拌器类型和适用条件,化工设备认知与制图,第28次课,42,3.搅拌轴及其连接 轴的结构、轴毂连接、轴间连接、滑动轴承、滚动轴承,化工设备认知与制图,第28次课,43,4.挡板,挡板安装在反应器内壁上挡板的作用避免旋涡现象，增大被搅拌液体的湍流程度，将切向流动变为轴向和径向流动，强化反应器内液体的对流和扩散，改善搅拌效果图4-65 搅拌反应釜的挡板,化工设备认知与制图,第28次课,44,4.挡板,（a）是紧贴器壁的挡板，用于液体黏度不太大的场合； （b）是当液体中含有固体颗粒或液体黏度较大时，为了避免固体堆积和液体粘附采用的型式，使挡板和器壁之间有一定的距离； （c）所示的挡板与器壁倾斜安装，这种结构可避免固体物料堆积或黏液生成死角。

图4-65 搅拌反应釜的挡板,化工设备认知与制图,第28次课,45,5.导流筒,液体总是从各个方面流向搅拌器，在需要控制流型的速度和方向以确定某一特定流型时，可在反应器内设置导流筒 导流筒是一个上下开口的圆筒，安装在搅拌器的外面，常用于推进式和涡轮式搅拌器中图4-66 搅拌反应釜的导流筒,化工设备认知与制图,第28次课,46,5.导流筒,一方面提高了对液体的搅拌程度，加强了搅拌器对液体的直接机械剪切作用 另一方面由于限定了液体的循环路径，确立了充分循环的流型，使器内所有物料均能通过导流筒内的强烈混合区，减少了走短路的机会图4-66 搅拌反应釜的导流筒,化工设备认知与制图,第28次课,47,任务4.3 搅拌反应釜,一、搅拌反应釜的总体结构 二、搅拌反应釜的釜体结构 三、搅拌反应釜的传热装置 四、。