搅拌反应釜设计

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1、第三章立式搅拌反应釜设计第一节推荐的设计程序一、工艺设计1、作出流程简图；2、计算反应器体积；3、确定反应器直径和高度；4、选择搅拌器型式和规格；5、按生产任务计算换热量；6、选定载热体并计算K值；7、计算传热面积及夹套高度；8、计算搅拌轴功率。二、机械设计1、确定反应器的结构型式及尺寸；2、选择材料；3、强度计算；4、选用零部件；5、绘图；6、提出技术要求。三、化工仪表选型四、编制计算结果汇总表五、绘制反应釜装配图六、编写设计说明书第二节釜式反应器的工艺设计一、反应釜体积和段数的计算1、间歇釜式反应器：V=VR/φ（3—1）VR=VO(t+t¢)（3—2）式中V—反应器实

2、际体积，m3；VR—反应器有效体积，m3。VO—平均每秒钟需处理的物料体积，m3/s；t¢—非反应时间，s；t—反应时间，s；（3—3）等温等容情况下（3—4）对一级反应对二级反应f—装料系数，一般为0.4～0.85，具体数值可按下列情况确定：不带搅拌或搅拌缓慢的反应釜0.8～0.85；带搅拌的反应釜0.7～0.8；易起泡沫和在沸腾下操作的设备0.4～0.6。2、连续釜式反应器(1)单段连续釜式反应器：（3—5）其中FA,O—每秒钟所处理的物料摩尔数，kmol/s。对于一级反应：（-γA）=kCA=kCA,O（1-）则有效反应体积：其中VO—每秒所处理的物料体积，m3/s对

3、于二级反应：（-γA）=，代入式（3-5）中则有效反应体积为：VR=其中—转化率，其它符号同前。(2)多级连续釜式反应器V=，而VR,i=（3—6）其中VR,i—第i段釜反应体积,m3，—第i段反应釜进口及出口物料浓度，kmol/ｍ３—第i段反应釜内反应物反应速度，kmol/ｍ３．sVR,i的计算方法有解析法和图解法I．解析法A．对于一级反应VR,i=（3—7）B．对于二级反应VR,i=（3—8）II．图解法，常用的有两种A．对于一级反应：根据式VR,i=，采用图解代替运算，求出VR，i，具体步骤如下：a．将根据动力学方程计算或实验测得的~（-γA）数据，标绘在以（－γA）

4、为纵坐标，以为横坐标的图上，可得一曲线。b．在横坐标上分别标出起始和各釜出口的转化率，、、、…、。并由标出的各点向上作垂线分别与曲线相交于点1、2、…、。c．由各交点，根据Vn=逐一画出矩形，则各矩形面积分别为各级反应器的反应体积。B．对于一时难以找到动力学模型，但已取得了等温条件下一组动力学数据~（-γA）的均相反应，可采用图解法求各级反应器出口转化率，反应器级数及反应器体积∵∴表明（-γA）i~呈线性关系，其斜率为CA,O／τi，截距为又∵τi=∴根据斜率求出τi，再根据Vo即可求出Vi。具体步骤如下：a．将已知动力学数据标绘出~（-γA）曲线。b．在轴上标出要求达到的

5、最终转换率。c．根据式逐级图解，对于一级，n=1∴由原点出发作斜率为的直线交MN于R1，作垂线得（一级反应器出口转化率），若各级反应器的空间时间τi相同，则可依次找出R1、R2…，进而得出各级反应器出口转化率。通常各级反应器反应体积相同，进而τi相同，所以可作出一系列平行线，得出各级反应器出口转化率。d．对于级数已知各级反应器体积VR，i，进而τi相同的反应体系，可在最初转化率和最终转化率之间作相似直角三角形，得出斜率，进而根据τi=求出VR，i。二、反应器直径和高度的计算在已知搅拌器的操作容积后，首先要选择罐体适宜的长径比(H/Di)，以确定罐体直径和高度。选择罐体长径比

6、主要考虑以下两方面因素：1、长径比对搅拌功率的影响：在转速不变的情况下，PµD5（其中D---搅拌器直径，P——搅拌功率），P随釜体直径的增大，而增加很多，减小长径比只能无谓地损耗一些搅拌功率。因此一般情况下，长经比应选择大一些。2、长径比对传热的影响：当容积一定时，H/Di越高，越有利于传热。长径比的确定通常采用经验值.即表3-1表3-1罐体长径比经验表种类罐体物料类型H/Di一般搅拌罐液—固或液—液相物料1--1.3气—液相物料1--2发酵罐类1.7--2.5在确定了长径比和装料系数之后，先忽略罐底容积，此时（3—9）将上式计算结果圆整成标准直径，代入下式得出罐体高度（

7、3—10）其中v--封头容积三、搅拌器的选择搅拌器的作用是使釜内物料混合均匀。搅拌器的类型很多，分为∶推进式、桨式、涡轮式、锚式、框式、螺杆式、螺带式等，搅拌器选型时，主要考虑∶（1）保证从反应器壁或浸入式热交换装置到反应混合物能有高的给热系数。（2）具有显著的搅拌效果，特别是对多相反应。（3）搅拌所消耗的能量应尽可能小。具体选择方法可参考粘度图及搅拌器型式选用表。搅拌器结构的确定按标准构型搅拌装置考虑。四、搅拌器转速的确定：根据经验确定，若物料粘度不是太高，通常转速在80～120转/分。五、搅拌功率的计算1、对液