反應釜反應器的原理與組成

作者：化工泵來源：化工泵發布時間：2020-04-01

反應器是化學反應的載體，為反應提供必要的空間和條件，只要有反應的地方，反應器便必不可少。化工廠里的反應器更是多種多樣。釜式反應器也稱槽式、鍋式反應器。
一、釜式反應器的分類
1、電加熱反應釜
將電阻絲纏繞在反應釜筒體的絕緣層上，或安裝在離反應釜若干距離的特設絕緣體上，便可用電來加熱反應。
前三種方法獲得高溫均需在釜體上增設夾套，由于溫度變化的幅度大，使釜的夾套及殼體承受溫度變化而產生溫差壓力。采用電加熱時，設備較輕便簡單，溫度較易調節，而且不用泵、爐子、煙囪等設施，開動也非常簡單，危險性不高，成本費用較低，但操作費用較其它加熱方法高，熱效率在85%以下，因此適用于加熱溫度在400℃以下和電能價格較低的地方。

2、碳鋼反應釜
適用于不含腐蝕性液體的環境，比如某些油品的加工。
3、鋼襯反應釜
用鋼材做基體進行襯里，比如外面一層鋼管，里面可以襯上橡膠，塑料等，以實現純鋼材無法避免的問題，如腐蝕介質，高溫或低溫介質。常見的有鋼襯PE反應釜、鋼襯ETFE反應釜等。
鋼襯PE反應釜，內襯材料是聚乙烯，適用液態的食品以及及藥品的提煉。
鋼襯ETFE反應釜，內襯材料是乙烯-四氟乙烯共聚物。
這種反應釜防腐性能極其優良，能抗各種濃度的酸、堿、鹽、強氧化劑、有機化合物及其它具有強腐蝕性的化學介質。
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4、不銹鋼反應釜
具有優良的機械性能，可承受較高的工作壓力，也可承受塊狀固體物料中料時的沖擊。
耐熱性能好，工作溫度范圍廣（-196—600℃），在較高溫度下不會氧氣起皮，可用于直接明火加熱。
具有較高的耐磨腐蝕性能。
傳熱效果好，升溫和降溫速度快。
具有優良的加工性能，可按不同的工藝要求，制成各種不同形狀結構的反應釜，還可以打磨拋光。
5、水加熱反應釜
當對溫度要求不高時，可采用這種加熱方式。其加熱系統有敞開式和密閉式兩種。敞開式較簡單，它由循環泵、水槽、管道及控制閥門的調節器組成。當采用高壓水時，設備機械強度要求高，反應釜外表面焊上蛇管，蛇管與釜壁有間隙，使熱阻增加，傳熱效果降低。
6、蒸汽加熱反應釜
加熱溫度在100℃以下時，可用一個大氣壓以下的蒸汽來加熱；當加熱范圍是100-180℃時，用飽和蒸汽；當溫度更高時，可采用高壓過熱蒸汽。
7、其他介質加熱的反應釜
若工藝要求必須在高溫下操作，或欲避免采用高壓的加熱系統時，可用其它介質來代替水和蒸汽，如礦物油(275-300℃)、聯苯醚混合劑(沸點258℃)、熔鹽(140-540℃)、液態鉛(熔點327℃)等。
8、搪玻璃反應釜
是將含高二氧化硅的玻璃，襯在鋼制容器的內表面，經高溫灼燒而牢固地密著于金屬表面上成為復合材料制品。因此搪玻璃反應釜具有玻璃的穩定性和金屬強度的雙重優點，是一種優良的耐腐蝕設備。
二、攪拌裝置的選型
1、按物料粘度選型
對于低粘度液體，應選用小直徑、高轉速攪拌器，如推進式、渦輪式；
對于高粘度液體，就選用大直徑、低轉速攪拌器，如錨式、框式和槳式。
2、按攪拌目的選型
對低粘度均相液體混合，主要考慮循環流量，各種攪拌器的循環流量按從大到小順序排列：推進式、渦輪式、槳式。對于非均相液-液分散過程，首先考慮剪切作用，同時要求有較大的循環流量，各種攪拌器的剪切作用按從大到小的順序排列：渦輪式、推進式、槳式。
3、軸封裝置
作用是保證工作時形成密封條件，阻止介質向外泄露的裝置。可分為填料箱密封和機械密封。
a.填料箱密封
結構：由襯套、填料箱體、填料環、壓蓋、壓緊螺栓等組成。
原理：被裝填在攪拌軸和填料函之間環形間隙中的填料，在壓蓋壓力的作用下，沿攪拌軸表面會產生徑向壓緊力。
填料中的潤滑劑在徑向壓緊力的作用下被擠出，在攪拌軸的表面形成一層極薄的液膜。這層液膜一方面使攪拌軸得到潤滑，另一方面起到阻止設備內流體漏出或外部流體滲入的作用，而達到軸向密封的目的。
b.機械密封
機械密封是一種比較新型的密封結構。它的泄漏量少，使用壽命長，摩擦功率損耗小，軸或軸套不受磨損，耐振性能好，常用于高低溫、易燃易爆有毒介質的場合。但結構復雜，密封環加工精度要求高，安裝技術要求，裝拆不方便，成本高。
c.密封裝置使用條件
通常在常壓或低壓條件下采用填料密封，一般使用壓力小于2公斤。
在一般中等壓力或抽真空情況會采用機械密封，一般壓力為負壓或40公斤。
在高壓或介質揮發性高得情況下會采用磁力密封，一般壓力超過14公斤以上。
除了磁力密封均采用水降溫外，其他密封形式在超過120度以上會增加冷卻水套。
4、傳動裝置
作用是提供攪拌的動力。
反應釜需要電動機和傳動裝置來驅動，攪拌器傳動裝置一般安放在釜體的頂部，通常采用立式布置。電動機的轉速較高，通過減速機可將轉速降至工藝要求的攪拌轉速，再通過聯軸器帶動攪拌軸轉動。
三、釜式反應器的結構
釜式反應器主要由釜體、傳熱裝置、攪拌裝置、傳動裝置、軸封裝置及各種工藝接管組成。
1、釜體
釜體提供反應所需空間。由殼體和上、下封頭組成，其高與直徑之比一般在1-3之間。在加壓操作時，上、下封頭多為半球形或橢球形；而在常壓操作時，上、下封頭可做成平蓋。為了放料方便，下底也可做成錐型。
2、傳熱裝置
傳熱裝置，作用是滿足反應所需溫度，其種類多種多樣。
a.夾套傳熱
夾套是指在容器壁外面加上的一個外套。可通過加入熱介質如蒸氣、熱水或熱油等來加熱容器內(或管道內)物料，也可通入冷卻介質如冷卻水或其他冷卻流體來冷卻容器內(或管道內)的物料。
b.蛇管傳熱
適用于傳熱面積大，單靠夾套傳熱面積不能滿足要求的反應釜，或者反應器內襯有橡膠的反應釜。
c.列管傳熱
對于大型反應釜，需高速傳熱時，可在釜內安裝列管換熱器。其具有換熱面積大，傳熱效果好，結構簡單，操作彈性大的優點。
d.外部循環式傳熱
當夾套和蛇管傳熱面積不能滿足工藝要求，或者無法在反應器內安裝蛇管、夾套，而傳熱面積不能滿足工藝要求時，可以通過泵將反應器內的料液抽出，經外部換熱器換熱后再循環回反應器中。
e.回流冷凝式傳熱
將反應器內產生的蒸汽通過外部冷凝器加以冷凝，冷凝液返回反應器中。
3、攪拌裝置包括攪拌器、攪拌軸等。攪拌器：推動靜止的液料運動，維持攪拌過程所需的流體流動狀態，以達到攪拌的目的。攪拌器的種類有很多。

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