乙酸乙酯反應器結(jié)構(gòu)選型

1、乙酸乙酯反應器結(jié)構(gòu)選型換熱裝置及載熱體選擇第六組：劉寶強 趙明輝 丁永霞 曹敏 周峰 楊慧杰 所謂換熱裝置，就是用來加熱或冷卻反應物料，使之符合工藝要求的溫度條件的設(shè)備。其結(jié)構(gòu)形式主要有：夾套式、蛇管式、列管式、外部循環(huán)式等。夾套式傳熱夾套一般由鋼板焊接而成，套在反應器筒體外邊形成密封空間的容器，簡單方便。 夾套內(nèi)通蒸汽時，蒸汽壓力一般0.6Mpa 當反應器直徑大或加熱蒸汽壓力較高時，夾套需采用加強措施。一種支撐短管加強的“蜂窩夾套”，可用1Mpa的飽和水蒸氣加熱至180沖壓式蜂窩夾套，可耐更高的壓力。角鋼焊在釜的外壁上的結(jié)構(gòu)，耐壓可達到56Mpa夾套與反應釜內(nèi)壁的間距視反應釜直徑大小采用不同

2、數(shù)值，一般取25100mm。夾套高度傳熱面積工藝要求注意夾套高度一般應高于液位高度，比釜內(nèi)液面高出50100mm，從而保證充分傳熱。螺旋導流板螺旋導流板有時，對于較大型的攪拌釜，為提高傳熱效果，在夾套空間裝設(shè)螺旋導流板，以縮小夾套中流體流通面積，提高流速并避免短路。螺旋導流板一般焊在釜壁上，與夾套有小于3mm的間隙。加螺旋導流板后，夾套側(cè)的傳熱膜系數(shù)一般可由500W/(m2K）增大到15002000W/(m2K）蛇管式當工藝需要的傳熱面積大，單靠夾套傳熱不能滿足要求時，或是反應器內(nèi)壁襯有橡膠瓷磚等非金屬材料，可采用蛇管、插入套管、插入D形管等傳熱。工業(yè)上常用的兩種蛇管排列緊密的水平式蛇管能同時

3、起到導排列緊密的水平式蛇管能同時起到導流筒的作用。流筒的作用。排列緊密的的直立式蛇管同時可以起排列緊密的的直立式蛇管同時可以起到擋板的作用。到擋板的作用。它們對于改善流體的流動狀況和攪拌的效果起著積極的作用。n蛇管浸沒在物料中，熱量損失少，由于蛇管內(nèi)傳熱介質(zhì)流速高，它的傳熱系數(shù)比夾套大得多。n但對于含有固體顆粒的物料及粘稠的物料，容易引起物料堆積和掛料，影響傳熱效果。另外，工業(yè)上常用的幾種插入式傳熱構(gòu)件有垂直管、指形管、和D形管。這些插入式結(jié)構(gòu)適用于反應物料容易在傳熱壁上結(jié)垢的場合，檢修、除垢都是比較方便的。u 列管式 對于大型反應釜需高速傳熱時，可在釜內(nèi)安裝列管式換熱器。主要優(yōu)點是單位體積所

4、具有的傳熱面積大，傳熱效果好，此外機構(gòu)簡單，操作彈性大。u 外部循環(huán)式 當反應器的夾套和蛇管傳熱面積仍不能滿足工藝要求或是由于特殊工藝要求無法在反應器內(nèi)安裝蛇管而夾套的傳熱面積又不能滿足工藝要求，那么就可通過泵將反應器內(nèi)料液抽出，經(jīng)外部換熱器換熱后再循環(huán)回反應器內(nèi)。u 回流冷凝式 當反應在沸騰溫度下進行且反應熱效應很大時，可以將反應器內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽通過外部的冷凝器加以冷凝，冷凝液返回反應器中。采用這種方法進行傳熱，由于蒸汽在冷凝器中以冷凝的方式散熱，可以得到很高的傳熱系數(shù)。高壓飽和水蒸氣 來源于高壓蒸汽鍋爐、利用反應熱的廢熱鍋爐或熱電站的蒸汽透平。蒸汽壓力可達數(shù)兆帕。缺點是需要高壓管道輸送蒸汽，

5、建設(shè)投資費用大，很不經(jīng)濟。高壓汽水混合物 當車間內(nèi)個別設(shè)備需高溫加熱時，設(shè)置一套專用的高壓汽水混合物作為高溫熱源是比較經(jīng)濟可行的方法。（其原理見書本P58第8行，此處不一一贅述）這種裝置適用于200250的加熱要求。加熱爐燃料可用氣體燃料或液體燃料，爐溫達800900，爐內(nèi)加熱蛇管用耐溫耐壓合金鋼管。 有機載熱體 利用某些有機物常壓沸點高、熔點低、熱穩(wěn)定性好等特點使用高溫熱源。如聯(lián)苯導生油，YD、SD導熱油等都是良好的高溫載熱體。a) 加熱溫度250，可采用液體聯(lián)苯混合物加熱，3種加熱方案 I. 液體聯(lián)苯混合物自然循環(huán)加熱法。加熱設(shè)備與加熱爐間保持一定的高位差使液體具有良好的自然循環(huán)。II.

6、液體聯(lián)苯混合物強制循環(huán)加熱法。采用屏蔽泵或液下泵使液體強制循環(huán)。III.夾套內(nèi)盛聯(lián)苯混合物，將管狀電加熱插入液體的加熱法。應用于傳熱速率要求不太高的場合。b) 加熱溫度250，可采用聯(lián)苯混合物的蒸汽加熱。根據(jù)冷凝回流方法不同，可分為自然循環(huán)和強制循環(huán)。1. 自然循環(huán)：不需要循環(huán)泵，但要保證加熱器和加熱爐間有一定的位差，保證冷凝液的自然循環(huán)。位差高低決定循環(huán)系統(tǒng)阻力的大小，一般可取35m。若廠房高度不夠，也可適當放大循環(huán)液管徑以減少阻力。2. 當條件限制不能自然循環(huán)或加熱設(shè)備較多操作中容易產(chǎn)生互相干擾等情況下可采用強制循環(huán)。另一種較為簡易的聯(lián)苯混合物蒸汽加熱裝置，是將蒸汽發(fā)生器直接附設(shè)在加熱設(shè)備

7、上。用電熱棒加熱液體聯(lián)苯混合物，使其沸騰產(chǎn)生蒸汽。當加熱溫度小于280、蒸汽壓力低于0.07Mpa時采用此法較為簡便。 熔鹽 反應溫度在300以上可用熔鹽做載熱體。其組成為KNO3 53%，NaNO3 7%，NaNO2 40%（質(zhì)量分數(shù)，熔點142） 電加熱法 這是一種操作方便、熱效率高、便于實現(xiàn)自控和遙控的一種高溫加熱方法。常用電加熱方法可分為以下3種類型。A. 電阻加熱法 電阻透過電阻產(chǎn)生熱量實現(xiàn)加熱。可采用以下幾種結(jié)構(gòu)形式。 輻射加熱 電阻夾布加熱 插入式加熱法（電阻加熱可采用可控跪電壓調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)解結(jié)加熱溫度，實現(xiàn)較為平穩(wěn)的溫度控制。）A. 感應電流加熱 利用交流電路所引起的磁通量變

8、化在被加熱體中感應產(chǎn)生的渦流損耗變?yōu)闊崮?。化工生產(chǎn)中應用較方便的是普通的工業(yè)交流電產(chǎn)生的感應電流加熱，稱工頻感應電流加熱法。適用于壁厚58mm以上，圓筒形設(shè)備加熱（高徑比最好在24以上），加熱溫度在500以下。優(yōu)點是施工簡便，無明火，在易燃易爆環(huán)境中使用比其他加熱方式安全，升溫快，溫度分布均勻。B. 短路電流加熱 將低電壓如36V的交流電直接通到被加熱的設(shè)備上，利用短路電流產(chǎn)生的熱量進行高溫加熱。這種加熱法適用于加熱細長的反應器。 煙道氣加熱法 用煤氣、天然氣、石油加工廢氣或燃料油等燃燒時產(chǎn)生的高溫煙道氣作為熱源加熱設(shè)備，可用于300以上的高溫加熱。缺點是熱效率低，傳熱系數(shù)小，溫度不宜控制。I

9、. I.冷卻用水冷卻用水 河水、井水、水廠給水等，水溫一般隨地區(qū)和季節(jié)變化。深井水的水溫較低而穩(wěn)定，一般在1520。水的冷卻效果好，也最常用。隨著硬度不同，對換熱后的水出口溫度有一定限制，一般不宜超過60，在不宜清洗的場合不宜超過50，以免水垢迅速生成。II.II.空空氣氣 在缺乏水資源的地方可采用該法。主要缺點是傳熱系數(shù)低，需要的傳熱面積大。III.III.低溫冷卻低溫冷卻劑劑 有些化工生產(chǎn)過程需要在較低的溫度下進行，這種低溫采用一般冷卻方法難以達到，必須采用特殊的制冷裝置進行人工制冷。制冷裝置中大鎖采用直接冷卻方式，即利用制冷劑的蒸發(fā)直接冷卻冷間內(nèi)的空氣，或直接冷卻被冷卻物體。制冷劑一般有

10、液氨、液氮等。由于需要額外的機械能量，故成本較高。有些情況則會采用間接冷卻方式，被冷卻對象的熱量通過中間介質(zhì)傳送給在蒸發(fā)器中蒸發(fā)的制冷劑。這里中間介質(zhì)起著傳送和分配冷量的媒介作用，稱為載冷劑。常用載冷劑有以下三類。a)水 比熱大，傳熱性能良好，價廉易得。但冰點高，僅能用作制取0以上冷量的載冷劑。b)鹽水 氯化鈉及氯化鈣等鹽的水溶液，通常稱為冷凍鹽水。鹽水起始凝固溫度隨濃度而變（見P60表格）。氯化鈣鹽水的共晶溫度比氯化鈉鹽水低，可用于較低溫度，故應用較廣。而氯化鈉鹽水無毒，傳熱性能比氯化鈣鹽水好。其二者均對金屬材料有腐蝕性，使用時需加緩蝕劑重鉻酸鈉及氫氧化鈉，使鹽水pH值達7.08.5，呈弱堿性。c)有機物載冷劑 適用于較低的溫度，常用有以下幾種 （1）乙二醇、丙二醇水溶液 乙二醇：無色無味、全溶于水、對金屬材料無腐蝕性。水溶液使用溫度可達-35（質(zhì)量分數(shù)45%），單用于-10（35%）時效果最好。但其黏度大，傳熱性能差，稍具毒性，不宜用于開式系統(tǒng)。丙二醇：極穩(wěn)定的化合物，全溶于水，對金屬材料無腐蝕性。水溶液無毒；黏度大，傳熱性能差。使用溫度通常為-10或以上。 兩種溶液的凝固溫度隨其濃度而變化。（2）甲醇、乙醇的水溶液甲醇：有機物載冷劑中最便宜的，并且對金