PPT《第八章 反应设备》

第八章 反应设备

第一节 概述

第二节 机械搅拌反应器

第三节 机械搅拌设备技术进展概述 8.

1 概述

一、应用 广泛应用于工业生产中,如⒈化学及石油化学工业⒉染料、油漆、农业、生物等工业

二、分类 化学反应器: 实现一个或几个化学反应,并使反应物 通过化学反应转变为反应产物的设备,见表8-1生物反应器: 为细胞或酶提供适宜的反应环境以达到 细胞生长代谢和进行反应的设备, 见表8-2 图8―1 化工生产的典型流程 前处理――原料经过一系列的预处理, 如混合、加热、灭菌等,以达到进入反应器反应的要求. 后处理――反应产物经过分离、提纯等后处理,以获得符合质 量要求的产品. 图8-2 典型的生物过程 表8―1 化学反应器的分类 搅拌釜式管式固定床流化床移动床塔式滴流床 绝热式等温式非等温非绝热式 活塞流型全混流型 间歇操作连续操作半连续操作 均相 气相 液相非均相 气―液相 液―液相 气―固相 液―固相 气―液―固相 结构特征 传热情况 流动状态 操作方式 物料相态 机械搅拌式气升式流化床固定床 活塞流全混流 搅拌浆叶式气体喷射式(气升式) 间隙操作连续操作半连续操作 酶催化反应器细胞催化反应器(发酵罐) 结构特征 流动状态 输入能量 操作方式 生物催化剂 表8―2 生物反应器的分类 ㈠ 机械搅拌式反应器 可用于均相和多相(如液―液、气―液、液―固) 反应,可间歇或连续操作.2. 连续操作时,几个釜串联起来,通用性很大,停留 时间可以得到有效地控制.3. 灵活性大, 根据生产需要,可生产不同规格、不同 品种产品,生产时间可长可短.4. 可在常压、加压、真空下生产操作,可控范围大.5. 反应结束后出料容易,反应器的清洗方便,机械设 计十分成熟.

三、常见反应器的特点 ㈡ 管式反应器 1―进气管2―上法兰3―下法兰4―温度计5―管子6―触媒支承7―下猪尾巴管 图8-3 侧烧式转化反应器 管式反应器结构特点: 结构简单,制造方便.混合好的气相或液相反应物从管道一端进入,连续流 动,连续反应,从管道另一端排出.不同的反应,管 径和管长可根据需要设计.3. 管外壁可以进行换热,传热面积大.4. 反应物在管内流动快,停留时间短,经一定的控制手 段,可使管式反应器有一定的温度梯度和浓度梯度.5. 管式反应器可连续或间歇操作,反应物不返混,可在 高温、高压下操作. ㈢ 固定床反应器 定义:气体流经固定不动 的催化剂床层进行催化反应的装置. 特点: 结构简单、操作稳定、便于控制、易实现大型化和连续化 生产等优点,是现代化工和反应中应用很广泛的反应器.应用:主要用于气固相催化反应 轴向绝热式基本形式 径向绝热式 列管式 图8-4 固定床反应器 轴向绝热式 径向绝热式 列管式 1―平顶盖2―筒体端部3―筒体4―上触媒框5―下触媒框6―中心网筒7―升气管8―换热器9―半球形封头 图8―5 氨合成塔 固定床反应器缺点: 床层温度分布不均匀;

床层导热性较差;

对放热量大的反应,应增大换热面积,及时移走反应热,但这会减少有效空间. ㈣ 流化床反应器(沸腾床反应器) 定义: 流体(气体或液体)以较高流速通过床层,带动床内固体颗粒运动,使之悬浮在流动的主体流中进行反应,具有类似流体流动的一些特性的装置. 应用: 应用广泛,催化或非催化的气―固、液―固和气―液―固反应. 原理: 固体颗粒被流体吹起呈悬浮状态,可作上下左右剧烈运动和翻动,好象是液体沸腾一样,故流化床反应器又称沸腾床反应器. 结构: 壳体、气体分布装置、换热装置、气―固分离装置、内构件以及催化剂加入和卸出装置等组成. 1―旋风分离器2―筒体扩大段3―催化剂入口4―筒体5―冷却介质出口6―换热器7―冷却介质进口8―气体分布板9―催化剂出口10―反应气入口 图8-6 流化床反应器

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9 10 优点: 传热面积大、传热系数高、传热效果好.进料、出料、废渣排放用气流输送,易于实现自动化生产. 缺点: 物料返混大,粒子磨损严重;

要有回收和集尘装 置;

内构件复杂;

操作要求高等. 回转筒式反应器㈤ 其它反应器 喷嘴式反应器 鼓泡塔式反应器等