第七章 反应设备第七章 反应设备

目 录目 录

3 搅拌反应器的罐体

2 釜式搅拌反应器的构造

1 反应设备的应用及类型

第一节 反应设备的应用及类型第一节 反应设备的应用及类型

一、反应设备的应用 ◆ 反应设备 在化工生产过程中，为化学反应提供反应空间和反

应条件的装置 . ◆ 反应设备的应用 * 通过对参加反应的介质的充分搅拌，使物料混合

均匀； * 强化传热效果和相间传质； * 使气体在液相中作均匀分散； * 使固体颗粒在液相中均匀悬浮； * 使不相容的另一液相均匀悬浮或充分乳化。

二、反应设备的类型 按结构型式分类，可分为釜式反应器、管式反

应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。 ◆ 釜式反应器 釜 式反应器也称槽式、锅式反应器。 ◆ 管式反应器 管式反应器主要用于气相、液相、气—液相连续反

应过程，由单根 (直管或盘管 )连续或多根平行排列的管子组成，一般设有套管或壳管式换热装置。

管式反应器结构示意图

◆ 塔式反应器

鼓泡塔反应器结构示意图1—分布格板； 2—夹套； 3—气体分布器； 4—塔体； 5—挡板；

6—塔外换热器； 7—液体捕集器； 8—扩大段

◆ 固定床反应器 固定床板反应器是指流体通过静止不动的固体物料

所形成的床层而进行化学反应的设备。以气 - 固反应的固定床反应器最常见。

◆ 流化床反应器 细小的固体颗粒被流动着的流体携带，具有像流体

一样自由流动的性质，此种现象称为固体的流态化。 把反应器和在其中呈流态化的固体催化剂颗粒合在

一起，成为流化床反应器。流化床反应器多用于气 - 固反应过程。

第二节 釜式搅拌反应器的构造第二节 釜式搅拌反应器的构造一、总体结构 ◆ 釜式搅拌反应器的分类 立式容器中心搅拌、偏心搅拌、倾斜搅拌，卧式

容器搅拌等。 ◆ 立式容器中心搅拌 主要包括搅拌罐、搅拌装置、密封装置 搅拌罐—由罐体和传热装置组成。作用是提供反应

空间和反应条件。 搅拌装置—由搅拌器、搅拌轴、传动装置组成。传

动装置又由电动机、减速器、联轴器及机座等组成。 密封装置—防止罐内介质泄漏或外界空气进入罐内。

立式容器中心 搅 拌反应器

1—搅拌器2—罐体；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

◆ 搅拌器

典型搅拌器结构示意

常用搅拌器及流型示意

三、搅拌附件 ◆ 挡板 挡板的作用是避免旋 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。

搅拌反应器的挡板结构

可有效地防止粘滞液体在挡板处形成死角，以防止固体颗粒的堆积。

在高粘度物料中使用桨式搅拌器时，可安装横挡板以增加掺合作用，挡板宽度可与搅拌叶同宽。

对于低粘度液体挡板装在壁上。

对于中等粘度液体挡板离开

槽壁（或固—液相操作时）

对于高粘度液体挡板离开槽壁并与槽壁成一定角度。竖

向挡板安装方式。

◆ 导流筒 ● 导流筒的作用 导流筒作用 ---提高混合效率 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。

● 导流筒的组成 导流筒是一个圆筒，安装在搅拌器的外面。

常用于推进式和涡轮式搅拌器。

导流筒示意图

四、传动装置 搅拌反应器传动装

置

1—电动机； 2—减速器； 3—联轴器； 4—机座； 5—轴封装置； 6—底座； 7—封头； 8—搅拌轴；

五、轴封结构 轴封是指搅拌轴与 罐体之间的动密封结构， 常用的有填料密封和机 械密封。

反应器填料密封结构 1—本体； 2—螺钉； 3—衬套； 4—螺塞； 5—油圈； 6—油杯； 7—密封圈； 8—水夹套； 9—油环； 10—填料； 11—压盖； 12—螺母； 13—双头螺柱

反应器机械密封

第三节 搅拌反应器的罐体第三节 搅拌反应器的罐体一、罐体尺寸确定 ◆ 高径比 ●确定罐体高径比的考虑因素 ＊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，

所以从减少搅拌功率的角度考虑，高径比可取得大一些。 ＊若采用夹套传热结构，从传热角度看，希望高径比可取得大

一些；当容积一定时，高径比大、罐体就高，盛料部分表面积大、传热面积也就大。

＊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，高径比应取得大一些。

夹套反应器罐体尺寸示意

◆ 直径及高度确定 ● 装料系数 若物料在反应过程中产生泡们沫或呈沸腾状态，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 。

● 直径及高度确定 1 、在初步确定 H/Di 后，可先忽略封头的容积，近似计算出罐体的容积。

≈ 得

2 、将上式计算的结果圆整为标准直径，再代入下式中克计算出罐体的高度

V )(44

32

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HDHD

30

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二、传热装置 ◆ 夹套

可拆卸的夹套 不可拆卸的夹套

◆ 蛇管

蛇管结构

蛇管的固定结构

三、工艺接管 ◆ 进料管

进料管结构

◆ 出料管

下部出料管 上部出料管