反应设备(Reactors)-南京工业大学教学在线VIP免费

第八章反应设备（Reactors）反应设备可分为：化学反应器，生物反应器生物反应器：为细胞或酶提供适宜反应环境以达到细胞生长代谢和进行反应应。典型的化工生产、生物过程：p363图8-1，8-28.1概述8.1.1反应器分类（1）化学反应器分类：chemicalreactorP364表8-1（2）生物反应器分类：Bioreactor表8-28.1.2常见反应器的特点：常见的结构形式：机械搅拌式、管式、固定式、流化床（1）机械搅拌反应器（MechancialAgitatedReactor）优点：灵活性大，可适应不同规格、不同产品、不同生产时间的需要，生料容易，清洗方便。（2）管式反应器（TubularReactor）反应在管内进行，反应从一端入，反应后从另一端排除。特点：结构简单，制造方便，反应流动快，停留时间短P365图8-3石脑油化解转化管式反应器）（3）固定床式反应器（FixedBedReactor）通过固定不动的催化剂床层进行催化反应。应用：氨合成塔，甲醇合成塔，SO3转化器特点：操作稳定，便于控制，易于大型化、连续化生产。形式：轴向绝热式：流体沿轴向通过催化剂床层。径向绝热式：流体沿径向通过催化剂床层。列管式：很多管子并联式构成，管内（外）装催化剂。图8-5：氨合成塔简图。缺点：床层温度分布不均匀，固项粒子不动，床层导热性稍差。（4）移动床反应器（MovingBedRactor）固体催化剂连续加入，反应物通过固体颗粒连续反应后连续排出。固体颗粒层整体移动而无相对移动。特点：固体和流体的停留时间可以在较大范围内改变，流动返混少。缺点：控制固体粒子运动的机械装置较复杂。（5）流化床反应器（FluidigedBedRreator）（沸腾床）（6）流体以较高流速通过床层带动床内固体颗粒运动，使之悬浮在流体的主体流中进行反应。P367图8-6组成：壳体、气体分布装置、换热装置、气-固分离装置、内构件、催化剂加入（卸出）装置。优点：传热面积大，传热系数高，传热效果好。进出料可用气流输送，易于实现自动化。缺点：物料泛混大，磨损严重，内构件较复杂，操作要求高。其他：回转筒式。喷嘴式，鼓泡塔式反应器等。8.2机械搅拌反应器（MechanicalAgitatedReator）8.2.1基本结构由搅拌容器和搅拌机两大部分组成。图8-7适用：各种物料，各种操作条件的反应过程。还大量适用于混合，分散，溶解，结晶，萃取，吸收等。8.2.2搅拌容器（AgitatedVessel）（Kettle釜体）组成：筒体，换热元件（夹套，吸盘管），内构件（挡板，气体分布器，过滤网，进料口等）8.2.2.1搅拌容器组成：筒体，封头，上封头焊有凸缘法兰、搅拌机连接支座：悬挂式（小型），裙座，支承式（大型）装料系数：物料在容器内的充料比例，取0.6~0.85若反应器中产生泡沫或沸腾状，取0.6~0.7若反应比较平稳，取0.8~0.85容积：直立式------筒体和下封头之和。卧式：筒体和两个封头之和筒体高径比：P369表8-38.2.2.2换热元件Heatexchangecomponente选用：夹套（减少内构件，便于清洗）、内盘管（1）夹套结构：（jacket）结构形式：整体，型钢，半圆管，蜂窝等①整体夹套形式：圆筒型，u型与筒体连接：可拆卸式：用于介质易结垢，需经常清洗不可拆卸式：夹套底与容器封头连接提高热效率：a、筒体上焊接螺旋导流板，增加流速b、进口处安装扰流喷嘴，使流体呈湍流状态/c、夹套的不同高度处安装切向进口，提高流速。②型钢夹套（图8-11）角钢直接焊接在筒体上。③半圆筒夹套（图8-12）螺旋形缠绕或平行焊在筒体上。缺点：焊缝多焊接工作量大。（2）内盘管结构当夹套换热面积不够时，采用内盘管。优点：换热损失少，传热效果好。缺点：检修等比较困难。形式：；螺旋形（图8-16），竖式蛇形（8-17）8.2.3搅拌器（AgitatorImpdller）8.2.3.1搅拌器与流动特征：characteristicsofFlor）搅拌器，又称搅拌浆或搅拌叶轮。功能：提供能量或适宜的流动状态。⑴流型：Flowpatterns影响因素：搅拌形式、搅拌器和内构件的几何特征、流体性质和搅拌器转速。三种基本流型（顶插式，中心安装）：径向流：图8-18a流体流动垂直于搅拌轴，沿径向到搅拌器壁，分上下流动，再回到叶端，形成两个循环流动轴向流：图8-18b流动方向平行于搅拌轴，到容器底步再返回向上。切向流：图8-18c若无挡板，则流体围...