反应器讲义.pptx
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1、1反应器简介反应器简介反应器简介反应器简介2010201020102010年年年年9 99 9月月月月 概述化工过程:一个特定的化工产品,从原料到产品的生产过程。原料预处理化学反应后处理产品 化学反应这一步是化工过程的核心,起是化工过程的核心,起着主导作用着主导作用,它的要求和结果决定着预处理的程度和后处理的难度。化学反应器的定义:用于化学反应的设备,是化工企业的关键装置。开始课程之前,请大家谈一谈自己对反应器的直观和感观上的了解开始课程之前,请大家谈一谈自己对反应器的直观和感观上的了解对反应器的要求对反应器的要求1 反应器反应器 要有足要有足 够的体够的体 积积2 反应器反应器 要有适要有适
2、 宜的结宜的结 构构4 反应器反应器 要有足要有足 够的机够的机 械强度械强度 和耐腐和耐腐 蚀能力蚀能力3 反应器反应器 要有足要有足 够的传够的传 热面积热面积5 反应器要反应器要 易操作、易操作、易制造、易制造、易安装、易安装、易维修易维修均相反应器:气相(石油气裂解)、互溶液相(醋酸和乙醇的酯化反应)非均相反应器:气液相(乙烯和苯反应生成乙苯)气固相、液固相 液液相、固固相 气液固三相按物料的聚集状态一、化学反应器的分类什么叫均相?什么叫非均相?举例说明按反应器的结构釜式反应器管式反应器塔式反应器固定床反应器流化床反应器间间歇歇操操作作反反应应器器反应器反应器按操作方式连连续续操操作作
3、反反应应器器电机电机电机:三相异步电机。试问我们使用的额定电压是多少?频率是多少?电机的转速是多少?减速机电机电机电机:三相异步电机。在我国,使用的电的频率为50Hz电机的额定电压为380V?如果是同步电机,电机的转速应该是50Hz*60s/min/磁极对数=3000/磁极对数转/min。因为是异步电机,所以电机的输出转速为1440转/min。减速机 为什么电机的输出转速为1440r/min;而搅拌转速只有不到100r/min?我们通过什么方式降低搅拌转速?减速机:减速机是一种动力传达机构,传统意义上利用齿轮的速度转换器,将电机的回转数减速到所要的回转数,并得到较大转矩的机构减速机变频器搅拌转
4、速=电频率60(1+转速差率)电极对数减速比电频率:可以用变频器调整转速差率:设备固有的(不可能改变)电极对数:自然数,电机固有数(不可能改变)减速比:减速机固有数,(也有可变减速比的减速机)。能通过调节变频器,使搅拌转速提高吗?温度计套管 温度计套管一般安装在垂直的手孔(为什么?),常用的温度计有玻璃温度计,双金属温度计,热电偶、电阻温度计、红外感应温度计等。1)玻璃温度计使用时,应防止水银球破裂。一旦破裂,洒出的水银应用硫粉覆盖。2)双金属温度计:是利用不同金属加热时,形变不一样来测量温度。所以需要有一个固定的受热长度。釜式反应器的搅拌器 搅拌目的搅拌目的 使物料混和均匀,强化传热和传质。
5、包括均相液体混合;液-液分散;气-液分散;固-液分散;结晶;固体溶解;强化传热等 换热装置换热装置 反应釜材质一般有内壁衬搪瓷、碳钢、白钢、锆、镍基(哈氏、蒙乃尔)合金及其它复合材料。三、反应釜的材质:搪瓷釜搪瓷釜:搪玻璃设备是将含硅量高的资釉喷涂于金属铁胎表面,通过900左右的高温焙烧,使瓷釉密着于金属铁胎表面而制成。因此,它具有类似玻璃的化学稳定性和金属强度的双重优点。对于各种浓度的无机酸、有机酸、有机溶剂及弱碱等介质均有极强的抗腐性。但对于强碱、氢氟酸及含氟离子介质以及温度大于180,浓度大于30%的磷酸等不适用。使用压力:搪瓷釜夹套一般不超5个压力,夹套的设计压力为-0.1,内筒设计压
6、力为0.3 碳钢在中性或碱性条件下使用白钢在碱性和弱酸性条件下使用 白钢和碳钢中的铁与氯离子易形成络合物,所以在氯离子的存在的条件下,极易被腐蚀。固定床反应器自热式固定床反应器固定床反应器流态化的形成流化床反应器流态化的形成流化床反应器(二)散式流化和聚式流化(三)流化床反应器的结构流化床反应器1-加料口2-气固分离装置3-壳体4-换热器5-内部构件6-卸料口7-气体分布装置(四)流化床反应器的床型流化床反应器流化床反应器四、四、微通道反应器微通道反应器 下面我以颜料的重氮偶合反应作例子,设计一个连续的微通道反应器。加以说明。如下图:外套降温管外设控温系统此部分详细的资料见邮箱附件三通混合元件
7、三通混合元件管式反应器基本结构主要用于气固相反应由一根或多根管子串联或并联构成的反应器,长度与直径之比一般大于。几种典型甲醇合成塔一:三套管并流合成塔如图所示:就结构来说,分成外筒和内件两部分组成,现将结构简单说明。1.外筒外筒是一个多层卷焊或锻造的高压圆筒1,最高操作压力为32MPa,筒体内径为8001000mm左右,高达12I4m。2.内件 图8-16所示的内件上部为催化剂筐2,框的中心管19内,垂直悬挂了电加热器4,下部为热交换器3,中间为分气盒21。催化剂筐由合金钢板(或低碳钢、纯铁)焊接而成,外包石棉(或玻璃纤维)保温。催化剂筐下部与热交换器3之间采用了活动的端面密封连接,但主要并不
8、依靠螺栓的力量,而是由催化剂筐的重力保证了两个锥面间紧密结合。催化剂筐中心管中的电加热器4,系由8mm-10mm直径镍铬合金制成的电热丝和瓷绝缘子等组成。这种塔型是由双管并流式稍加改进而成,显而易见,将内冷管抽去衬管,取消了气体不流动层,即是长期习用的双套管并流合成塔,但改为三套管并流内件后,催化剂层的温度分布得到了较好的改善,热点较双套管并流上移,有利于提高净值和催化剂生产强度,在高负荷下操作稳定。其缺点是由于冷管传热能力强,在催化剂还原时,下层温度不易提高。长期生产证明,这种内件结构比较简单,技术成熟,操作稳定可靠。但从气体并流换热的特点出发,能起冷管作用的仅是外管,而内管只担负了输送气体
9、的任务。如果能有几根总管输送气休、则不再需要内管了,这样,外管的直径可以缩小,既节省了管材,又可以多装一部分催化剂。这就成了单管并流合成塔。三套管并流合成塔优缺点(二)单管并流合成塔单管并流冷管的结构基本上有两种型式,一单管并流冷管的结构基本上有两种型式,一种是取消了分气盒,出热交换器的气体,直种是取消了分气盒,出热交换器的气体,直接由输气总管引至催化剂层的上部,然后在接由输气总管引至催化剂层的上部,然后在冷管内由上而下经过催化剂层,进入中心管,冷管内由上而下经过催化剂层,进入中心管,一种是仍采用分气盒。如图一种是仍采用分气盒。如图8-188-18所示的冷管所示的冷管结构,当气体出热交换器后,
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