化学反应釜设计.ppt

反应釜体设计  反应器的选择与设计 有机化学 目录 反应器的分类 反应器的选择 反应器的设计 反应器的分类 反应器的分类 反应器的选择 反应器的分类 反应器的选择 反应器的分类 反应器的设计 反应器的选择 反应器的分类 反应器分类 釜式反应器 管式反应器 固定床反应器 流化床反应器 高度与直径比约为2～3内设搅拌装置和档板 均相、多相反应过程均可 长度远大于管径，内部没有任何构件 多用于均相反应过程 底层内部装有不动的固体颗粒，固体颗粒可以是催化剂或是反应物 用于多相反应系统 反应器内部有固体颗粒的悬浮和循环运动，提高反应器内液体的混合性能 多相反应体系，可以提高传热速率 实验 以二对叔丁基苯酚和乙醛酸为原料，二氯乙烷为溶剂，在对甲苯磺酸的催化作用下缩合得到单边缩合产物。 △H=20KJ/mol 实验特点 反应物、催化剂均溶于溶剂的均相反应 反应过程需要搅拌，反应时间短 产品不析出，蒸干溶剂，经重结晶得到产品 搅拌釜式反应器 常压反应，反应温度70℃-80℃ 搅拌釜式反应器 搅拌釜式反应器 实验特点 酚不能过量，过量会生成副产物缩醛 对甲苯磺酸和乙醛酸有腐蚀性 反应吸热 保温夹层，双浆式搅拌器 搅拌充分，混合均匀 保温夹层，双浆式搅拌器 保温夹层，双浆式搅拌器 保温夹层，双浆式搅拌器 上口加二对叔丁基苯酚，反应釜的材料钢材 上口加二对叔丁基苯酚，反应釜的材料钢材 年产量500吨 → 日产量1370kg → 每次57kg H/D=1.3 反应釜操作条件是：设计压力1MPa；设计温度70-80℃;抗腐蚀 H/D=1.3 装料系数η一般取0.6～0.8； 物料在反应过程中要起泡沫或呈沸腾状态，装料系数η取低值，约为 0.6～0.7； 物料反应平稳， η可取0.8～0.85，物料粘度较大可取大值。 反应釜体设计 --装料系数η η =0.8 η =0.8 V0 = ηV η 取0.8 设计釜体全容积 为1500L的反应釜 H/D（ i ）=1.3 一次生产量为57kg Vo=1200L D1=1137mm 取1200mm H1=1478mm 取1500mm 反应釜体设计--估算筒体内径D1 Vo=1200L D1=1137mm 取1200mm H1=1478mm 取1500mm 设计参数：根据设计压力p=0.1013MPa，?设计温度?t=75℃ 根据设计压力和液柱静压力确定计算压力： 釜体的厚度 P=?gh ?=1.42g/ml P=0.0208mPa 大于设计压力的5%即：P0.00507MPa，故须记入计算压力中，则Pc=0.122MPa P=0.0208mPa 大于设计压力的5%即：P0.00507MPa，故须记入计算压力中，则Pc=0.122MPa P=0.0208mPa 釜体的厚度 设计参数：根据压力Pc=0.122MPa，?设计温度?t=75℃，取材料16MnR，由文献可知 [σ]t=150MPa ，焊缝系数Φ=0.85（双面焊对接接头，局部无损检测），腐蚀裕量C2取1.0mm 已知筒体厚度计算公式为： 厚度为0.58mm,加上腐蚀裕量1 mm ，所以名义厚度δn =3mm. 厚度为0.58mm,加上腐蚀裕量1 mm ，所以名义厚度δn =3mm. 夹套选择 采用U型夹套，它是一个薄壁筒体，套在搅拌釜外部。夹套所包围的筒体表面积即为传热面积。 夹套的特点是结构简单，制造方便，基本不需要检修。一般U型夹套可以使用于2.5MPa以下，压力高时可以采用蜂窝式夹套。 夹套设计 ①夹套直径D2(mm) ②夹套高度H2 V封－下封头容积，V1m－ 1米高筒体的容积。 D1+200 D1+100 D1+50 D2 2000～3000 700～1800 500～600 D1 夹套直径D2 (mm) D2=1300mm H2=1300mm D2=1300mm H2=1300mm D2=1300mm H2=1300mm 加料管 (a)型接管伸进设备内，端部成45°斜面朝向中心，可避免物料沿釜壁流动。 (b)型加料管可抽出，用于易磨蚀、易堵塞的物料，清洗、检修方便。 (c)型加料管浸没在料液中，可减少因冲击液面而产生的泡沫。管上开小孔是为了防止虹吸现象。 B型加料管 B型加料管 搅拌器的作用：加强介质的混合或分散，提供适宜的流动状态，加快反应速度，达到搅拌过程。 搅拌器选择 1.浆式搅拌器主要用于流体的循环，不能用于气液分散操作，且造价低，使用广泛。 2.本实验液体均相反应，使上层液体与下层液体都混合均匀。 搅拌器选择 双桨式搅拌器 双桨式搅拌器 双桨式搅拌器