一、釜式反应器的结构
1、釜式反应器是生产中广泛采用的反应器。它可用来进行均相反应，也可用于以液相为主的非均相反应。如非均相液相、液固相、气液相、气液固相等。
2、釜式反应器的结构, 主要由壳体、搅拌装置、轴封和换热装置四大部分组成。 釜式反应器的壳体结构
3、釜式反应器的壳体结构包括筒体、底、盖（或称封头）、手孔或人孔、视镜及各种工艺接管口等。
（1）、筒体：圆筒形
（2）、封头
平面形：适用于常压或压力不高时；
碟形：应用较广。(蝶形封头，又称带折边球形封头。由一个球面、一个某一高度的圆筒直边和连接以上两个部分的曲率半径大大小于球面半径的过渡部分组成。蝶形封头为一个连续曲面，在三部分连接处，经线曲率半径有突变，与椭圆形封头相比，应力分布不如其均匀，但加工较之容易。 )
球形：适用于高压场合；
椭圆形：应用较广。
（3）、手孔、人孔：安装和检修设备的内部构件。(人孔已有成型产品，直径通常为600mm。人孔中心距地板一般为750mm。便于工作人员在安装、清洗、维护时进出油罐和通风。（4）、视镜：观察设备内部物料的反应情况，也作液面指示用
（5）、安全装置: 安全阀和爆破膜
（6）、其它工艺接管
进料管：伸向釜内成对45︒切口指向中央。
出料管：下出料管；
上出料管：管子设在最低处并成对45︒角
仪表接管：测P、T、取样等
1、搅拌目的
包括：均相液体混合；液-液分散；气-液分散；固-液分散；结晶；固体溶解；强化传热等
2、搅拌液体的流动模型
液体在设备范围内作循环流动的途径称作液体的“流动模型”，简称“流型”。
(a)轴向流 (b)径向流 (c)切线流打漩现象
3、常用搅拌器的型式、结构和特点
化学工业中常用的搅拌装置是机械搅拌装置，包括
搅拌器：包括旋转的轴和装在轴上的叶轮；
辅助部件和附件：包括密封装置、减速箱、搅拌电机、支架、挡板和导流筒等。
搅拌器是实现搅拌操作的主要部件，其主要的组成部分是叶轮，它随旋转轴运动将机械能施加给液体，并促使液体运动。
a、桨式搅拌器
由桨叶、键、轴环、竖轴所组成。桨叶一般用扁钢或不锈钢或有金属制造。桨式搅拌
器的转速较低，一般为20～80r／min。桨式搅拌器直径取反应釜内径Di/3～2/3，桨叶不宜过长，当反应釜直径很大时采用两个或多个桨叶。
桨式搅拌器适用于流动性大、粘度小的液体物料，也适用于纤维状和结晶状的溶解液，物料层很深时可在轴上装置数排桨叶。
b、涡轮式搅拌器
涡轮式搅拌器分为圆盘涡轮搅拌器和开启涡轮搅拌器；按照叶轮又可分为平直叶和弯曲叶。涡轮搅拌器速度较大，300～600r／min。
涡轮搅拌器的主要优点是当能量消耗不大时，搅拌效率较高，搅拌产生很强的径向流。因此它适用于乳浊液、悬浮液等。
c、推进式搅拌器
推进式搅拌器，搅拌时能使物料在反应釜内循环流动，所起作用以容积循环为主，剪切作用较小，上下翻腾效果良好。当需要有更大的流速时，反应釜内设有导流筒。
推进式搅拌器直径约取反应釜内径Di的1/4～1/3，300～600r／min，搅拌器的材料常用铸铁和铸钢。
热转印带
d、框式和锚式搅拌器
框式搅拌器可视为桨式搅拌器的变形，其结构比较坚固，搅动物料量大。如果这类搅拌器底部形状和反应釜下封头形状相似时，通常称为锚式搅拌器。
框式搅拌器直径较大，一般取反应器内径的2/3～9/10，50～70r／min。框式搅拌器与釜壁间隙较小，有利于传热过程的进行，快速旋转时，搅拌器叶片所带动的液体把静止层从反应釜壁上带下来；慢速旋转时，有刮板的搅拌器能产生良好的热传导。
这类搅拌器常用于传热、晶析操作和高粘度液体、高浓度淤浆和沉降性淤浆的搅拌。
f、螺带式搅拌器和螺杆式搅拌器
螺带式搅拌器，常用扁钢按螺旋形绕成，直径较大，常做成几条紧贴釜内壁，与釜壁的间隙很小，所以搅拌时能不断地将粘于釜壁的沉积物刮下来。螺带的高度通常取罐底至液面的高度。
螺带式搅拌器和螺杆式搅拌器的转速都较低，通常不超过50r/min，产生以上下循环流为主的流动，主要用于高粘度液体的搅拌。
4、搅拌附件
搅拌附件通常指在搅拌罐内为了改善流动状态而增设的零件，如挡板、导流筒等。
1、挡板：目的是为了消除切线流和“打漩”。一般为2-4块，且对于低速搅拌高粘度液体的锚式和框式搅拌器安装挡板无意义。
2、导流筒
目的是控制流型（加强轴向流）及提高混合效果。不同型式的搅拌器的导流筒安置方位不同。
5、搅拌器的选型
主要根据物料性质、搅拌目的及各种搅拌器的性能特征来进行。
1、按物料粘度选型
对于低粘度液体，应选用小直径、高转速搅拌器，如推进式、涡轮式；
对于高粘度液体，就选用大直径、低转速搅拌器，如锚式、框式、螺带螺杆式和桨式。
2、按搅拌目的选型
对低粘度均相液体混合，主要考虑循环流量。
各种搅拌器的循环流量按从大到小顺序排列：推进式、涡轮式、桨式。
对于非均相液-液分散过程，首先考虑剪切作用，同时要求有较大的循环流量。
各种搅拌器的剪切作用按从大到小的顺序排列：涡轮式、推进式、桨式。
6、轴封
静止的搅拌釜封头和转动的搅拌轴之间设有搅拌轴密封装置，简称轴封，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。
a、填料密封：结构简单，填料装缷方便，但使用寿命较短，难免微量泄漏。
b、机械密封：结构较复杂，但密封效果甚佳。
7、换热装置
换热装置是用来加热或冷却反应物料，使之符合工艺要求的温度条件的设备。
弯板机
其结构型式主要有夹套式、蛇管式、列管式、外部循环式等，也可用直接火焰或电感加热。
a、夹套式
夹套是套在反应器筒体外面能形成密封空间的容器，既简单又方便。
夹套的高度取决于传热面积，而传热面积由工艺要求确定。夹套高度一般应比釜内液面高出50－100mm左右，以保证传热。
当反应器的直径大或者加热蒸汽压力较高(>0.6MPa)时，夹套必须采取加强措施。分支撑短管加强的“蜂窝夹套”，冲压式蜂窝夹套，角钢焊在釜的外壁上夹套。
b、蛇管式
当工艺需要的传热面积大，单靠夹套传热不能满足要求时，或者是反应器内壁衬有橡胶、瓷砖等非金属材料时，可采用蛇管、插入套管、插入D形管等传热。
蛇管浸没在物料中，热量损失少，且由于蛇管内传热介质流速高，它的给热系数比夹套大很多。
对于含有固体颗粒的物料及粘稠的物料，容易引起物料堆积和挂料，影响传热效果.
c、列管式
对于大型反应釜，需高速传热时，可在釜内安装列管式换热器。
d、外部循环式
有机纤维当反应器的夹套和蛇管传热面积仍不能满足工艺要求，或无法在反应器内安装蛇管而夹套的传热面积又不能满足工艺要求时，可以采用外部循环式。
e、回流冷凝式
反应在沸腾下进行或蒸发量大的场合。
换热装置的比较
高温热源的选择
一般的低压饱和水蒸汽加热时最高只能达到150-160℃，需要更高温度时则需考虑高温热源的选择问
题。化工厂常用的高温热源有以下几种
1、压力高的饱和水蒸汽
压力可达一至数MPa，来源有高压蒸汽锅炉、利用反应热的废热锅炉或热电站的蒸汽透平。
缺点：需高压管道输送蒸汽，费用高，且远距离输送时热损失大。
2、高压汽水混合物
个别设备需高温加热时，较经济可行。可用于温度为200-250℃的加热要求。
3、有机载热体
联苯与联苯醚的混合物以及以烷基萘为主的石油馏分。
利用其常压沸点高、熔点低、热稳定性好等特点可提供高温的热源。
优点：能在较低的压力下得到较高的加热温度。
温度范围：能用于200～350℃的范围。可利霉素作用与用途
导生油加热方案：自然循环加热法、强制循环加热法、电加热法。
4、无机熔盐
硝酸钾，硝酸钠及亚硝酸钠的混合物
可用于300～400℃的情况。
熔盐（molten salt）
应用最广的是含40％NaNO2、7％NaN03和53％KN03的熔化物，其熔点是142℃，可用于300～400℃的情况。
5、烟道气加热
用煤气、天然气、石油加工废气或燃料油等燃烧时产生的高温烟道气作热源加热设备。
缺点是热效率低，给热系数小，温度不易控制。
可用于600℃以上的高温加热。
热源的比较
种类适用温度范围特点
常温冷却剂水10～30 ℃最为常用，一般控制冷却水终温
不超过40 ～50 ℃以防结水垢。
生产上大多使用循环水，在换热
器内用过的冷却水，送至凉水塔
内，与空气逆流接触，部分汽化
而冷却，再重新作为冷却剂使
用。
空气10～30 ℃不会在传热面产生污垢，但给热
系数小，比热容较低，因此其耗
量较大(达到同样的冷却效果，
空气的质量流量大约是水的5
倍)。
载冷体冷冻盐水（氯
化钠及氯化
钙等盐的
水溶液）
一般用于-30℃以上
由于盐的存在，使水的凝固温度
大为下降(其具体数值视盐的种
类和含量而定)。盐水的低温由
制冷系统提供。
氯化钠盐水及氯化钙盐水均对
金属材料有腐蚀性，使用时需加
踢踏舞鞋缓蚀剂及氢氧化钠。
有机水溶液
（乙二醇、丙
二醇的水溶
液）
-10℃效果最好
乙二醇和丙二醇溶液的凝固温
度随其浓度而变。有机水溶液的
低温由制冷系统提供。
对金属材料无腐蚀性，但粘度
大，传热性能较差。
制冷剂
（氨和氟里昂等）
复合托盘
可达-50 ℃以下温度越低，单位能量消耗越大
冷源的比较
