釜式及均相管式反应器PPTPPT推荐.ppt

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等。

F反反应应器器内内具具有有足足够够强强的的传传热热条条件件，无无需需考考虑虑反反应应物物料内的热量传递问题。

料内的热量传递问题。

F反反应应器器内内物物料料同同时时开开始始和和停停止止反反应应，所所有有物物料料具具有有相同的反应时间。

相同的反应时间。

间间歇歇反反应应器器的的优优点点是是操操作作灵灵活活，适适应应不不同同操操作作条条件件与与不不同同产产品品品品种种，适适用用于于小小批批量量、多多品品种种、反反应应时时间间较较长长的的产产品品生生产产。

间间歇歇反反应应器器缺缺点点是是，装装料料、卸料等辅助操作要耗费一定的时间。

卸料等辅助操作要耗费一定的时间。

uFlowdirection：

（1）搅拌器的旋拌器的旋转

（2）桨叶形状的不同叶形状的不同切向圆切向圆周运动周运动轴向流动轴向流动径向流动径向流动间歇釜式反应器间歇釜式反应器径向流径向流轴向流轴向流uEffectsofAgitator：

（1）循循环流流动

（2）高度湍高度湍动将流体输送到将流体输送到搅拌釜内各处搅拌釜内各处大尺度宏观混合大尺度宏观混合产生旋涡，旋涡产生旋涡，旋涡分裂使流体分散分裂使流体分散小尺度微观混合小尺度微观混合小直经高转速搅拌器小直经高转速搅拌器

（1）推进式搅拌器推进式搅拌器

（2）涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器大直经低转速搅拌器大直经低转速搅拌器

（1）桨式桨式

（2）锚式和框式锚式和框式（3）螺带式螺带式1.2.

（1）PropellerAgitator叶叶轮轮直直径径一一般般为为釜釜径径的的0.20.5倍倍,常常用用转转速速为为100500rpm，叶端圆周速度可达，叶端圆周速度可达515ms-1。

1.MinorDiameterandHighSpeedAgitators（a）直叶圆盘叶轮直叶圆盘叶轮

（2）Turbineagitator（b）弯叶圆盘叶轮弯叶圆盘叶轮1.MinorDiameterandHighSpeedAgitators1.MinorDiameterandHighSpeedAgitators直叶直叶涡轮涡轮叶轮直径为釜径的叶轮直径为釜径的0.20.5倍倍,转速转速10500rpm,叶端圆周速度可达叶端圆周速度可达410ms-1。

弯叶弯叶涡轮涡轮折叶涡轮折叶涡轮流速流速粘度粘度流动阻力流动阻力机械能被消耗机械能被消耗湍动程湍动程度下降度下降总体流动范总体流动范围大大缩小围大大缩小大直径低转速搅拌器大直径低转速搅拌器2.MajorDiameterandLowSpeedAgitators2.MajorDiameterandLowSpeedAgitatorsv桨式搅拌器桨式搅拌器v锚式和框式搅拌器锚式和框式搅拌器v螺带式搅拌器螺带式搅拌器2.MajorDiameterandLowSpeedAgitators

（1）桨式搅拌器桨式搅拌器旋旋转转直直径径为为釜釜径径的的0.350.8倍倍，甚甚至至达达0.9倍倍以以上上。

常常用用转速为转速为1100rpm，叶端圆周速度为，叶端圆周速度为15ms-1。

（b）斜桨式斜桨式（a）平桨式平桨式2.MajorDiameterandLowSpeedAgitators（a）平桨平桨（b）斜桨斜桨桨叶可分成桨叶可分成2424、4545或或6060倾角倾角轴向和径向运动轴向和径向运动切向和径向运动切向和径向运动可用于简单的可用于简单的固液悬浮固液悬浮FeaturesandApplications:

单层桨式的缺点：

轴向流动范围小单层桨式的缺点：

轴向流动范围小2.MajorDiameterandLowSpeedAgitators桨桨式式搅搅拌拌器器的的径径向向搅搅拌拌范范围围大大，可可用用于于较较高高粘粘度度液液体体的的搅拌。

搅拌。

釜内液位釜内液位较高时较高时（c）MajorityInclined多斜桨式多斜桨式

（2）锚式和框式搅拌器锚式和框式搅拌器（a）锚式锚式（b）框式框式根据釜底的形状制造根据釜底的形状制造旋转直径可达釜径的旋转直径可达釜径的0.90.98倍倍2.MajorDiameterandLowSpeedAgitators一般在层流状态下操作一般在层流状态下操作缺点：

主要使液体产生水平环向流动缺点：

主要使液体产生水平环向流动基本不产生轴向流动基本不产生轴向流动优点：

搅动范围大，在桨上增加横梁和竖梁，优点：

搅动范围大，在桨上增加横梁和竖梁，防止死区的形成防止死区的形成锚式和框式搅拌器常用于中、高粘度液体的搅拌锚式和框式搅拌器常用于中、高粘度液体的搅拌难以保证难以保证轴向混合轴向混合均匀均匀FeaturesandApplications:

2.MajorDiameterandLowSpeedAgitators2.MajorDiameterandLowSpeedAgitators框框式式搅搅拌拌器器（3）螺带式搅拌器螺带式搅拌器目的：

提高轴向混合效果目的：

提高轴向混合效果一一般般具具有有12条条螺螺带带，旋旋转转直直径径为为釜釜径径的的0.90.98倍倍。

2.MajorDiameterandLowSpeedAgitators一般在层流状态下操作一般在层流状态下操作液体将沿着螺旋面上升或下降液体将沿着螺旋面上升或下降形成轴向循环流动，形成轴向循环流动，螺带式搅拌器常用于高粘度液体的混合螺带式搅拌器常用于高粘度液体的混合FeaturesandApplications:

2.MajorDiameterandLowSpeedAgitators6.5.2Measuresofimprovingeffects1.打旋现象及其消除打旋现象及其消除危害危害:

各层液体之间几乎各层液体之间几乎不发生轴向混合，不发生轴向混合，当物料为多相体系时，当物料为多相体系时，还会发生分层或分离现象。

还会发生分层或分离现象。

搅拌效率下降搅拌效率下降打旋现象打旋现象6.5.2Measuresofimprovingeffects

（1）装设挡板装设挡板目的：

破坏釜内的圆周运动目的：

破坏釜内的圆周运动釜内液面的下凹现象基本消失釜内液面的下凹现象基本消失对轴向和径向流动无影响对轴向和径向流动无影响提高了混合效果提高了混合效果作用：

作用：

6.5.2Measuresofimprovingeffects低粘度低粘度高等粘度高等粘度中等粘度中等粘度挡板的常见安装方式挡板的常见安装方式

（2）偏心安装偏心安装目的：

破坏循环回路的对称性目的：

破坏循环回路的对称性6.5.2Measuresofimprovingeffects2.导流筒导流筒既提高了循环流量和混合效果，既提高了循环流量和混合效果，又有助于消除短路与流动死区。

又有助于消除短路与流动死区。

6.5.2Measuresofimprovingeffects二、间歇釜式反应器的数学模型二、间歇釜式反应器的数学模型间间歇歇釜釜式式反反应应器器中中物物系系温温度度和和各各组组分分的的浓浓度度均均达达到到均均一一，可可以以对对整整个个反反应应器器进进行行物物料料衡衡算算。

若若VR为为反反应应物物料料在在整整个个反反应应器器中中占占有有的的体体积积，间间歇歇操操作作则则物物料料的的流流入入量量及及流流出出量量均均为为零零，此此时时单单一一反反应应关关键键反反应应组组分分A的的物物料衡算式可写成料衡算式可写成整理积分，可得整理积分，可得该该式式是是液液相相单单一一反反应应达达到到一一定定转转化化率率所所需需反反应应时时间间的的数数学模型学模型。

若若反反应应过过程程中中等等温温液液相相物物料料的的密密度度变变化化可可以以不不计计，即等容过程，则即等容过程，则cA0及及cAf为为关关键键反反应应组组分分A初初始始和和所所要要求求的的摩摩尔尔浓浓度度，kmol/m3。

只只要要已已知知反反应应动动力力学学方方程程或或反反应应速速率率与与组组分分A浓浓度度cA之之间间的的变变化化规规律律，就就能能计计算算达达到到cAf所所需需反反应应时时间间。

最最基本、最直接的方法是数值积分或图解法。

基本、最直接的方法是数值积分或图解法。

图图3-2等温间液相歇反应过程等温间液相歇反应过程反应时间的图解积分反应时间的图解积分图图3-1等温间歇液相反应等温间歇液相反应过程的参数积分过程的参数积分已知动力学数据已知动力学数据1/（rA）VxA的曲线，然后求取的曲线，然后求取xA0到到xAf之间曲线下的面积即为之间曲线下的面积即为t/cA0。

同时也可作出。

同时也可作出曲线曲线1/（rA）VcA，然后求取，然后求取cA0到到cAf之间曲线下的面之间曲线下的面积为反应时间。

积为反应时间。

1.1.等温等容液相单一反应等温等容液相单一反应在在间间歇歇反反应应器器中中，若若进进行行等等容容液液相相单单一一不不可可逆逆反反应应，反反应应物物系系的的体体积积VR不不变变，以以零零级级、一一级级和和二二级级不不可可逆逆反反应的本征速率方程代入应的本征速率方程代入由于等容过程中，由于等容过程中，在在计计算算中中采采用用转转化化率率和和残残余余浓浓度度两两种种形形式式表表示示反反应应要要求求。

若若要要求求达达到到规规定定转转化化率率，即即着着眼眼于于反反应应物物料料的的利利用用率率，或或着着眼眼于于减减轻轻反反应应后后的的分分离离任任务务。

另另一一种种要要求求是是达达到到规规定定的的残残余余浓浓度度，这这完完全全是是为为了了适适应应后后续续工工序序的的要要求求，如如有害杂质的除去即属此类。

有害杂质的除去即属此类。

间歇反应器中等温等容液相单一不可逆反应的间歇反应器中等温等容液相单一不可逆反应的动力学及积分结果动力学及积分结果比较不同反应级数的残余浓度和反应时间，可以比较不同反应级数的残余浓度和反应时间，可以发现：

发现：

零级反应残余浓度随反应时间增加呈直线下零级反应残余浓度随反应时间增加呈直线下降，一直到反应物完全转化为止降，一直到反应物完全转化为止。

而。

而一级反应和二一级反应和二级反应的残余浓度随反应时间的增加而慢慢地下降级反应的残余浓度随反应时间的增加而慢慢地下降。

特别是特别是二级反应，反应后期的残余浓度变化速率非二级反应，反应后期的残余浓度变化速率非常小，这意味着反应的大部分时间花费在反应的末常小，这意味着反应的大部分时间花费在反应的末期。

若提高转化率和降低残余浓度，会使所需的反期。

若提高转化率和降低残余浓度，会使所需的反应时间大幅度增加应时间大幅度增加。

为了保证反应后期动力学的准。

为了保证反应后期动力学的准确、可靠，为了要密切注意反应后期的反应机理是确、可靠，为了要密切注意反应后期的反应机理是否发生变化，要重视反应过程后期动力学的研究。

否发生变化，要重视反应过程后期动力学的研究。

例例3-1（课本（课本79页）页）课