《化工设备使用与维护》第五章--反应设备的使用与维护.docx

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1、第五章反应设备的使用与维护第一节反应设备的工作过程及类型定义：用于完成化学反应的设备称为反应设备（也称反应器）。一、反应设备的工作过程及作用炼油、化工生产过程中，在反应器中进行的不仅仅是单纯的化学反应过程，同时还存在着流体流动、物料传热、传质等物理传递过程。反应器的工作过程就是以化学动力学为基础的反应过程和以热量传递、质量传递、动量传递为基本内容的传递过程同时进行、相互作用、相互影响的复杂过程。一个设计合理、性能良好的反应器，应能满足如下几方面的要求：1.满足化学动力学和传递过程的要求，做到反应速度快、选择性好、转化率

2、高、目的产品多、副产物少。2.能及时有效地输入或输出热量，维持系统的热量平衡，使反应过程在适宜的温度下进行。3.有足够的机械强度和抗腐蚀能力，满足反应过程对压力的要求，保证设备经久耐用，生产安全可靠。4.制造容易，安装、检修方便，操作调节灵活，生产周期长。2、根据反应器结构型分类型式反应器类别1反应器类别2应用1、根据物料的聚焦状态分类（其实质按宏观动力学特征分类）均相反应器气相反应器液相反应器非均相反应器气-液反应器苯烃化制乙苯气-固反应器乙烯直接氧化制环氧乙烷液-液反应器液-固反应器气-液-固反应器2、根据反应器结

3、构类型式分类（其实质是按传递过程的特性分类）釜式反应器均相反应过程管式反应器均相反应过程塔式反应器非均相反应过程固定床反应器非均相反应过程流化床反应器非均相反应过程3、根据操作方法分类间歇式反应器半间歇式反应器连续式反应器4、根据温度条件分类等温反应器非等温反应器5、根据传热方式分类绝热式反应器外热式反应器自热式反应器适用于热效应不大，或能及时输入或输入热量能够保证等温条件的反应过程。 第二节反应器的结构及特点一、釜式反应器（槽式反应器）优点：适用的温度和压力范围宽、适应性强、操作弹性大、连续操作时温度浓度容易控制、产

4、品质量均一。 缺点：用在较高转化率工艺要求时，需要较大容积。适用范围：通常在操作条件比较缓和的情况下操作，如常压、温度较低且低于物料沸点时，应用此类反应器最为普遍。基本结构： 壳体搅拌器密封装置换热装置1、壳体结构包括：筒体、底、盖（封头）、人孔或手孔、视镜及各种工艺接管口等。①筒体为圆筒形。 ②底、盖常用的形状有平面、碟形、椭圆形和球形封头。③手孔或人孔是为了检查设备内部空间以及安装拆卸设备内部构件而设置的。④釜式反应器的视镜主要是为了观察设备内部的物料反应情况。⑤工艺接管口主要用于进、出物料及安装温度、压力的测定装

5、置。2、搅拌器搅拌器是釜式反应器最重要部件，其作用是加强物料的均匀混合，强化釜内的传热和传质过程。常用搅拌器有桨式、框式、锚式、旋桨式、涡轮式和螺带式等。桨式、框式和锚式搅拌器均属于低速搅拌器，具有结构简单、制造方便的特点。桨式搅拌器由钢条制成，一端为平轭形，是搅拌器中结构最简单的一种。因桨叶水平装设，故可造成水平液流，一般仅适用于不需要剧烈混合的过程。框式搅拌器在水平桨之外增设垂直桨叶，形成一个框，可较好地搅拌液体。锚式搅拌器由铸铁制成，形状如锚，转动时几乎触及釜体的内壁，可及时刮除壁面沉积物，有利于传热。此种搅拌器

6、适用于粘稠物料的搅拌。旋桨式搅拌器用2～3片推进式桨叶装于转轴上而成。具有结构简单、制造方便、可在较小的功率下得到高速旋转的优点，但搅拌较高粘度液体时，搅拌效率不高。涡轮搅拌器由一个或数个装置在直轴上的涡轮所构成。最适用于大的连续搅拌操作，除稠厚的浆糊物料外，几乎可应用于任何情况。缺点是生产成本较高。3、密封装置静止的搅拌釜封头和转运的搅拌轴之间设有搅拌轴密封装置，以防止釜内物料泄漏。 轴封装置主要有填料密封和机械密封两种。填料密封的结构大体上如图所示，它是由衬套、填料箱体、填料环、压盖、压紧螺栓等组成。机械密封是一种

7、功耗小、泄漏率低、密封性能可靠、使用寿命长的转轴密封，被广泛地应用于各个技术领域。与填料密封相比，机械密封的泄漏率大约为填料密封的百分之一。机械密封在运转时，除了装在轴上的浮动环由于磨损需作轴向移动补偿外，安装在浮动环上的辅助密封则随浮动环沿轴表面作微小的轴向移动，故轴或轴套被磨损是微不足道的。因而可免去轴或轴套的维修。由于机械密封有很多优点，因此，在搅拌设备上已被大量采用。机械密封的原理是：当轴旋转时，设置在垂直于转轴的两个密封面（其中一个安装在轴上随轴转动，另一个安装在静止的机壳上），通过弹簧力的作用，始终使它们保

8、持接触，并作相对运动，使泄漏不致发生。机械密封常因轴的尺寸和使用压力增加而使结构趋于复杂。在机械密封中，由于运转时密封环须作相对运动，因而产生磨损和热，为了使密封得到润滑和冷却必须使冷却润滑液在密封腔中不断循环。4、换热装置换热装置是用来加热和冷却反应物料，使之符合工艺要求的温度条件的设备。各种换热装置的选择：主要决定传热表面是否