化學(xué)反應(yīng)過程及設(shè)備1.1

1、 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備主講教師：主講教師： 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：123 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備 教材采用教育部高職教材采用教育部高職高專規(guī)劃教高專規(guī)劃教材，教材的難材，教材的難度適中，相比本科教材，度適中，相比本科教材，其特點(diǎn)是復(fù)雜的理論分析其特點(diǎn)是復(fù)雜的理論分析較少，增加許多工程實(shí)踐較少，增加許多工程實(shí)踐的實(shí)例。的實(shí)例。符合高職高專的符合高職高專的培養(yǎng)目標(biāo)。培養(yǎng)目標(biāo)。 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備化學(xué)反應(yīng)工程原理（第二版）張濂，許志美，袁向前編著化學(xué)反應(yīng)工程原理（第二版）張濂，許志美

2、，袁向前編著化學(xué)反應(yīng)工程原理例題與習(xí)題（第二版）許志美化學(xué)反應(yīng)工程原理例題與習(xí)題（第二版）許志美 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備一、反應(yīng)器的選擇一、反應(yīng)器的選擇123 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備三個(gè)組成部分：三個(gè)組成部分：原料預(yù)處理，即按化學(xué)反應(yīng)的要求將原料進(jìn)行凈化等操作，使其原料預(yù)處理，即按化學(xué)反應(yīng)的要求將原料進(jìn)行凈化等操作，使其符合化學(xué)反應(yīng)器進(jìn)料要求；符合化學(xué)反應(yīng)器進(jìn)料要求；化學(xué)反應(yīng)，即將一種或幾種反應(yīng)原料轉(zhuǎn)化為所需的產(chǎn)物；化學(xué)反應(yīng)，即將一種或幾種反應(yīng)原料轉(zhuǎn)化為所需的產(chǎn)物；產(chǎn)物分離，以獲得符合規(guī)格要求的化工產(chǎn)品?；瘜W(xué)反應(yīng)是化工生產(chǎn)物分離，以獲得符合規(guī)格要求的化工產(chǎn)品?；瘜W(xué)反

3、應(yīng)是化工生產(chǎn)過程的核心。產(chǎn)過程的核心。用來進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備稱為用來進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備稱為化學(xué)反應(yīng)器化學(xué)反應(yīng)器，化學(xué)反應(yīng)器是化工生產(chǎn)，化學(xué)反應(yīng)器是化工生產(chǎn)裝置中的關(guān)鍵設(shè)備。裝置中的關(guān)鍵設(shè)備。 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備應(yīng)用：應(yīng)用：可用來進(jìn)行液液均相反應(yīng)，也可用于非均相反應(yīng)可用來進(jìn)行液液均相反應(yīng)，也可用于非均相反應(yīng)可用來完成磺化、硝化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過可用來完成磺化、硝化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過程程可作為有機(jī)染料和醫(yī)藥中間體的許多其他工藝過程的反應(yīng)設(shè)可作為有機(jī)染料和醫(yī)藥中間體的許多其他工藝過程的反應(yīng)設(shè)備備釜式反應(yīng)器的特點(diǎn)：釜式反應(yīng)器的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，傳質(zhì)

4、效率高，溫度分布均勻，操作條件結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，傳質(zhì)效率高，溫度分布均勻，操作條件(如如溫度、濃度、停留時(shí)間等溫度、濃度、停留時(shí)間等)的可控范圍較廣，操作靈活性大，便于的可控范圍較廣，操作靈活性大，便于更換品種，能適應(yīng)多樣化的生產(chǎn)。更換品種，能適應(yīng)多樣化的生產(chǎn)。 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備分類：分類：按操作方式按操作方式按材質(zhì)按材質(zhì)按壓力按壓力 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備基本結(jié)構(gòu)：基本結(jié)構(gòu)：攪拌釜式反應(yīng)器攪拌釜式反應(yīng)器主要由殼體、主要由殼體、攪拌裝置、攪拌裝置、軸封軸封和換熱裝置和換熱裝置四大部分組成。四大部分組成。 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備1、殼體：、殼體：

5、構(gòu)成？構(gòu)成？上蓋與筒體的連接方法？上蓋與筒體的連接方法？殼體材料？殼體材料？釜低形狀？釜低形狀？2、攪拌裝置：、攪拌裝置：組成：攪拌軸和攪拌電機(jī)組成：攪拌軸和攪拌電機(jī)目的：是加強(qiáng)反應(yīng)釜內(nèi)物料的均勻混合，以強(qiáng)目的：是加強(qiáng)反應(yīng)釜內(nèi)物料的均勻混合，以強(qiáng)化反應(yīng)的傳質(zhì)和傳熱?；磻?yīng)的傳質(zhì)和傳熱。 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備3、軸封：、軸封：目的：用來防止釜的主目的：用來防止釜的主體與攪拌軸之間的泄漏體與攪拌軸之間的泄漏分類：填料密封、機(jī)械分類：填料密封、機(jī)械密封密封 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備4、換熱裝置：、換熱裝置：作用：用來加熱或冷卻反應(yīng)物料，使之符合工藝要求作用：用來加熱或冷卻

6、反應(yīng)物料，使之符合工藝要求的溫度條件的設(shè)備的溫度條件的設(shè)備結(jié)構(gòu)型式：夾套式、蛇管式、列管式、外部循環(huán)式等結(jié)構(gòu)型式：夾套式、蛇管式、列管式、外部循環(huán)式等 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備無泄漏磁力釜基本結(jié)構(gòu)：無泄漏磁力釜基本結(jié)構(gòu)：1、釜體：、釜體：釜身：釜身：釜蓋：釜蓋：2、攪拌轉(zhuǎn)子：、攪拌轉(zhuǎn)子：為了使釜內(nèi)物料進(jìn)行激烈攪拌，以利化學(xué)反應(yīng)，在釜內(nèi)垂為了使釜內(nèi)物料進(jìn)行激烈攪拌，以利化學(xué)反應(yīng)，在釜內(nèi)垂直懸置一根攪拌轉(zhuǎn)子，其上配置與釜體內(nèi)徑成比例的攪拌直懸置一根攪拌轉(zhuǎn)子，其上配置與釜體內(nèi)徑成比例的攪拌器器(如渦輪式、推進(jìn)式等如渦輪式、推進(jìn)式等)，攪拌器離釜底較近，以利物料，攪拌器離釜底較近，以利物料

7、翻動(dòng)。翻動(dòng)。(3)傳熱構(gòu)件釜內(nèi)介質(zhì)的熱量傳遞，可在釜外焊制傳熱構(gòu)件釜內(nèi)介質(zhì)的熱量傳遞，可在釜外焊制傳熱夾套，通入適當(dāng)載熱體進(jìn)行熱交換，也可以在釜內(nèi)設(shè)傳熱夾套，通入適當(dāng)載熱體進(jìn)行熱交換，也可以在釜內(nèi)設(shè)置螺旋盤管，在管內(nèi)通載熱體把釜內(nèi)物料的熱量帶走或傳置螺旋盤管，在管內(nèi)通載熱體把釜內(nèi)物料的熱量帶走或傳入，以滿足其化學(xué)反應(yīng)的需要。入，以滿足其化學(xué)反應(yīng)的需要。 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備3、傳熱構(gòu)件：、傳熱構(gòu)件：釜內(nèi)介質(zhì)的熱量傳遞，可在釜外焊制傳熱夾套，通入適當(dāng)釜內(nèi)介質(zhì)的熱量傳遞，可在釜外焊制傳熱夾套，通入適當(dāng)載熱體進(jìn)行熱交換，也可以在釜內(nèi)設(shè)置螺旋盤管，在管內(nèi)載熱體進(jìn)行熱交換，也可以在釜內(nèi)設(shè)

8、置螺旋盤管，在管內(nèi)通載熱體把釜內(nèi)物料的熱量帶走或傳入，以滿足其化學(xué)反通載熱體把釜內(nèi)物料的熱量帶走或傳入，以滿足其化學(xué)反應(yīng)的需要。應(yīng)的需要。4、傳動(dòng)裝置：、傳動(dòng)裝置：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過一個(gè)磁力驅(qū)動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)的，它位于釜蓋中旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過一個(gè)磁力驅(qū)動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)的，它位于釜蓋中央，與攪拌轉(zhuǎn)子聯(lián)成一體，以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。央，與攪拌轉(zhuǎn)子聯(lián)成一體，以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備5、安全與保護(hù)裝置：、安全與保護(hù)裝置：釜蓋上設(shè)置有安全閥或爆破片泄壓安全附件。當(dāng)釜內(nèi)壓力超過釜蓋上設(shè)置有安全閥或爆破片泄壓安全附件。當(dāng)釜內(nèi)壓力超過規(guī)定壓力時(shí)，打開泄放裝置，自行降壓，以保證設(shè)備的安全。規(guī)定壓力時(shí)，打開泄

9、放裝置，自行降壓，以保證設(shè)備的安全。安全閥必須經(jīng)過校準(zhǔn)后才能使用，校正后加鉛封。安全閥必須經(jīng)過校準(zhǔn)后才能使用，校正后加鉛封。釜蓋與釜體法蘭上均備有襯里夾層排氣小孑釜蓋與釜體法蘭上均備有襯里夾層排氣小孑L，如有滲漏，首，如有滲漏，首先在此發(fā)現(xiàn)，可及時(shí)采取措施。先在此發(fā)現(xiàn)，可及時(shí)采取措施。密閉釜體內(nèi)部轉(zhuǎn)軸運(yùn)轉(zhuǎn)情況可借助于裝在磁力驅(qū)動(dòng)器外部的密閉釜體內(nèi)部轉(zhuǎn)軸運(yùn)轉(zhuǎn)情況可借助于裝在磁力驅(qū)動(dòng)器外部的轉(zhuǎn)速傳感器顯示出來，如有異常情況，可及時(shí)采取停車檢查措轉(zhuǎn)速傳感器顯示出來，如有異常情況，可及時(shí)采取停車檢查措施。施。 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備反應(yīng)釜的特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)：反應(yīng)釜的特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)：1、反應(yīng)

10、釜的共同特點(diǎn)、反應(yīng)釜的共同特點(diǎn)結(jié)構(gòu)基本相同。結(jié)構(gòu)基本相同。操作壓力較高。操作壓力較高。操作溫度較高。操作溫度較高。反應(yīng)釜中通常要進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)釜中通常要進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)釜多屬間歇操作。反應(yīng)釜多屬間歇操作。2、發(fā)展趨勢(shì)、發(fā)展趨勢(shì)大容積化。大容積化。反應(yīng)釜的攪拌器已由單攪拌器發(fā)展到用反應(yīng)釜的攪拌器已由單攪拌器發(fā)展到用雙攪拌器或外加泵強(qiáng)制循環(huán)。雙攪拌器或外加泵強(qiáng)制循環(huán)。生產(chǎn)自動(dòng)化和連續(xù)化。生產(chǎn)自動(dòng)化和連續(xù)化。合理利用熱能。合理利用熱能。 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備(一一)管式反應(yīng)器在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用與分類：管式反應(yīng)器在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用與分類： 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備(二

11、二)管式反應(yīng)器的特點(diǎn)：管式反應(yīng)器的特點(diǎn)：操作方式：多數(shù)采用連續(xù)操作，少數(shù)采用半連續(xù)操作，使用間操作方式：多數(shù)采用連續(xù)操作，少數(shù)采用半連續(xù)操作，使用間歇操作的則極為罕見。歇操作的則極為罕見。特點(diǎn)：特點(diǎn)：單位反應(yīng)器體積具有較大的換熱面積，特別適用于熱單位反應(yīng)器體積具有較大的換熱面積，特別適用于熱效應(yīng)較大的反應(yīng)。效應(yīng)較大的反應(yīng)。由于反應(yīng)物在管式反應(yīng)器中反應(yīng)速率快、流速快，所以它由于反應(yīng)物在管式反應(yīng)器中反應(yīng)速率快、流速快，所以它的生產(chǎn)效率高。的生產(chǎn)效率高。適用于大型化和連續(xù)化生產(chǎn)，便于計(jì)算機(jī)集散控制，產(chǎn)品適用于大型化和連續(xù)化生產(chǎn)，便于計(jì)算機(jī)集散控制，產(chǎn)品質(zhì)量有保證。質(zhì)量有保證。與釜式反應(yīng)器相比較，其返

12、混較小，在流速較低的情況下，與釜式反應(yīng)器相比較，其返混較小，在流速較低的情況下，其管內(nèi)流體流型接近于理想置換流。其管內(nèi)流體流型接近于理想置換流。 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備套管式反應(yīng)器由長徑比很大的細(xì)長管和密封環(huán)通過連接件的緊固串套管式反應(yīng)器由長徑比很大的細(xì)長管和密封環(huán)通過連接件的緊固串聯(lián)安放在機(jī)架上而組成。聯(lián)安放在機(jī)架上而組成。它包括直管、彎管、密封環(huán)、法蘭及緊固件、溫差補(bǔ)償器、傳熱夾它包括直管、彎管、密封環(huán)、法蘭及緊固件、溫差補(bǔ)償器、傳熱夾套及連接管和機(jī)架等幾部分。套及連接管和機(jī)架等幾部分。 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備1、直管、直管內(nèi)管長內(nèi)管長8m。根據(jù)反應(yīng)段的不同，內(nèi)

13、管內(nèi)徑通常也不同。根據(jù)反應(yīng)段的不同，內(nèi)管內(nèi)徑通常也不同(如聲如聲27mm和廬和廬34mm)。預(yù)熱段夾套管內(nèi)通蒸汽加熱進(jìn)行反應(yīng)。預(yù)熱段夾套管內(nèi)通蒸汽加熱進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)段及冷卻段通熱水移去反應(yīng)熱或冷卻。反應(yīng)段及冷卻段通熱水移去反應(yīng)熱或冷卻。為安裝方便，在整管的中間部位裝有支座。為安裝方便，在整管的中間部位裝有支座。2、彎管、彎管彎管結(jié)構(gòu)與直管基本相同，彎頭半徑彎管結(jié)構(gòu)與直管基本相同，彎頭半徑R。彎管在機(jī)架上的安裝。彎管在機(jī)架上的安裝方法允許其有足夠的伸縮量，故不再另加補(bǔ)償器。方法允許其有足夠的伸縮量，故不再另加補(bǔ)償器。內(nèi)管總長內(nèi)管總長(包括彎頭弧長包括彎頭弧長)也是也是8m。 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過

14、程與設(shè)備程與設(shè)備 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備3、密封環(huán)：、密封環(huán)：套管式反應(yīng)器的密封環(huán)為透鏡環(huán)。透鏡環(huán)有兩種形狀，一種套管式反應(yīng)器的密封環(huán)為透鏡環(huán)。透鏡環(huán)有兩種形狀，一種是圓柱形，另一種是帶接管是圓柱形，另一種是帶接管“T”形。圓柱形透鏡環(huán)采用與反應(yīng)形。圓柱形透鏡環(huán)采用與反應(yīng)器內(nèi)管同一材質(zhì)制成。器內(nèi)管同一材質(zhì)制成。帶接管的帶接管的“T”形透鏡環(huán)用于安裝測(cè)溫、測(cè)壓元件用的。形透鏡環(huán)用于安裝測(cè)溫、測(cè)壓元件用的。 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備4、管件、管件反應(yīng)器的連接必須按規(guī)定的緊固力矩進(jìn)行，所以對(duì)法蘭、螺柱和螺反應(yīng)器的連接必須按規(guī)定的緊固力矩進(jìn)行，所以對(duì)法蘭、螺柱和螺母都有一定要

15、求。母都有一定要求。5、機(jī)架、機(jī)架反應(yīng)器機(jī)架用橋梁鋼焊接成整體，地腳螺栓安放在基礎(chǔ)樁的柱頭上，反應(yīng)器機(jī)架用橋梁鋼焊接成整體，地腳螺栓安放在基礎(chǔ)樁的柱頭上，安裝管子支座部位裝有托架，管子用抱箍與托架固定。安裝管子支座部位裝有托架，管子用抱箍與托架固定。 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備均相反應(yīng)器主要有：均相反應(yīng)器主要有：間歇操作攪拌釜式反應(yīng)器、連續(xù)操作攪拌釜式反應(yīng)器、多釜串間歇操作攪拌釜式反應(yīng)器、連續(xù)操作攪拌釜式反應(yīng)器、多釜串聯(lián)連續(xù)操作攪拌釜式反應(yīng)器、連續(xù)操作管式反應(yīng)器等。聯(lián)連續(xù)操作攪拌釜式反應(yīng)器、連續(xù)操作管式反應(yīng)器等。反應(yīng)器選擇的依據(jù)：反應(yīng)器選擇的依據(jù)：反應(yīng)的特征。主副反應(yīng)的生成途徑、反應(yīng)速率、反應(yīng)熱等。反應(yīng)的特征。主副反應(yīng)的生成途徑、反應(yīng)速率、反應(yīng)熱等。反應(yīng)器的特征。返混大小、流動(dòng)狀態(tài)、換熱能力等。反應(yīng)器的特征。返混大小、流動(dòng)狀態(tài)、換熱能力等。生產(chǎn)要求。反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、反應(yīng)時(shí)間、轉(zhuǎn)化率、選擇性、生產(chǎn)要求。反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、反應(yīng)時(shí)間、轉(zhuǎn)化率、選擇性、壓降、能耗、生產(chǎn)能力等。壓降、能耗、生產(chǎn)能力等。 化學(xué)反應(yīng)過化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備程與設(shè)備考慮因素：考慮因素：根據(jù)物料的聚集狀態(tài)選擇。氣相反應(yīng)選擇連續(xù)操作管式反應(yīng)根據(jù)物料的聚集狀態(tài)選擇。氣相反應(yīng)選擇連續(xù)操作管式反應(yīng)器，液相反應(yīng)通常選擇釜式反應(yīng)器。器，液相反應(yīng)通常選擇釜式反應(yīng)器。根據(jù)生產(chǎn)量