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1、·2·石油化工第卷連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器的特性與設(shè)計(jì)(楊明王彭年趙民育(南京化工研究所(南京永豐化工廠(南京石油加工廠,在間歇攪拌釜式反應(yīng)器基礎(chǔ)上建立起來(lái)的連續(xù)攪器的計(jì)算方法和影響反應(yīng)器設(shè)計(jì)的一些因素進(jìn)行,。拌釜式反應(yīng)器是化學(xué)工業(yè)中最先應(yīng)用于連續(xù)生產(chǎn)的介紹和討論至于那些和間歇攪拌釜相同的設(shè)計(jì)及計(jì)一種反應(yīng)設(shè)備。,,、、、,雖然在型式和結(jié)構(gòu)上二者基本上是算諸如傳熱系數(shù)攪拌功率裝料系數(shù)載熱體等等,,。相同的由于操作方式的改變節(jié)省了大量的輔助操作則不擬加以闡述,,時(shí)間;同時(shí)使得反應(yīng)器的生產(chǎn)能力得到充分的發(fā)揮.,1物料的流動(dòng)和停留時(shí)間分布也大大地減輕了體力勞動(dòng)強(qiáng)度容易全面地
2、實(shí)現(xiàn)機(jī)械.,,;也降低了原材料和能量的化和自動(dòng)化在很多場(chǎng)合連續(xù)生產(chǎn)的反應(yīng)器意味著隨時(shí)都有著物料的進(jìn)。因此,,。損耗在化學(xué)工業(yè)中連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器迄今入和流出假如把反應(yīng)物料分成足夠數(shù)量能充分顯示。,“”,仍然是應(yīng)用得最廣泛的反應(yīng)器型式之一其特性的微小單元并稱之為粒子那么物料的流,,連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器除了具有一般連續(xù)設(shè)備的動(dòng)就是這些物料粒子在進(jìn)人系統(tǒng)(反應(yīng)器)后隨著時(shí)優(yōu)點(diǎn)外,。,還有它本身的特點(diǎn)由于強(qiáng)烈的機(jī)械攪拌作間的進(jìn)展而處于不同的空間位置最后分別地離開(kāi)了,,。,用反應(yīng)器中的物料得到了充分接觸這對(duì)于化學(xué)反應(yīng)此系統(tǒng)(反應(yīng)器)任一瞬刻反應(yīng)器中物料粒子停留,。此外,,
3、或傳熱來(lái)說(shuō)都是十分有利的這種反應(yīng)器的操時(shí)間粒子進(jìn)人系統(tǒng)后所經(jīng)過(guò)的時(shí)間是各不相同,,,的,—;最后,粒作穩(wěn)定適用范圍較廣容易放大也是其它類型連續(xù)彼此間就可能產(chǎn)生混合子離開(kāi)反應(yīng)器的。,,反應(yīng)器所不及的停留時(shí)間也是不同的有的停留時(shí)間長(zhǎng)有的停留時(shí)間,,連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器常用于中型或較大規(guī)模的化短這樣就產(chǎn)生了停留時(shí)間的分布因此反應(yīng)器中物料。,它主要適:工生產(chǎn)中從物料相態(tài)來(lái)看用于粘度不是的混合能產(chǎn)生兩種結(jié)果反應(yīng)組份的混合和具有不同,,“”。很大的液相反應(yīng)液一液混合相反應(yīng)和具有較細(xì)顆粒停留時(shí)間粒子的混合后者稱之為返混。,,的液一固相反應(yīng)此外對(duì)于氣一液相及氣一液一固停留時(shí)間的
4、分布對(duì)反應(yīng)器性能有很大的影響它。不能,相反應(yīng)近年來(lái)的應(yīng)用也有所增加從反應(yīng)的性質(zhì)來(lái)用簡(jiǎn)單的淮數(shù)來(lái)表示常用停留時(shí)間分布密度刃,。說(shuō)它特別適用于:和停留時(shí)間分布函數(shù)F對(duì)它進(jìn)行描述此二函數(shù)的一,,般定:①反應(yīng)速度較快物料的混合起主要作用的反應(yīng)義如下如硝化、中和等。系統(tǒng)中停留時(shí)間為云及云+dt之間的物料在出口,。②轉(zhuǎn)化率不高且產(chǎn)物的分離又較經(jīng)濟(jì)和方便的流中所占的分率為dE右,,如醋化。系統(tǒng)中停留時(shí)間為O一公之間的物料在出口流中反應(yīng),。⑧反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)或反應(yīng)中途尚需加人各種物料所占的分率為F,。,,的反應(yīng)如乳液聚合等顯然E和尸都是時(shí)間右的函數(shù)亦即可表示為,,;不可否認(rèn)這種反
5、應(yīng)器也有共本身的缺點(diǎn):一般情E(約和F“)兩者之間應(yīng)有如下之關(guān)系況下需要比管式反應(yīng)器有更大的容積才能達(dá)到同樣的t,,)一E`。)d。一轉(zhuǎn)化率用于逐次反應(yīng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多的副產(chǎn)物;以及因“{(11),反應(yīng)器中的壓0結(jié)構(gòu)和傳熱介質(zhì)所限制力和溫度不能。有或過(guò)高等等些缺點(diǎn)可以采用多個(gè)攪拌釜串聯(lián)起來(lái)組,、d尸(云)成的反應(yīng)器組而得到彌補(bǔ)工業(yè)上多段串聯(lián)的連續(xù)攪,才==E云1一laF()()()。d右拌釜比單個(gè)的攪拌釜反應(yīng)器有著更廣泛的應(yīng)用,:“,由于分率之值在0一1之間故由定義可知F值應(yīng)遵照偉大領(lǐng)袖毛主席的教導(dǎo)離開(kāi)具體的分析。”1,=0,,:就不能認(rèn)識(shí)任何矛盾的特性下面將對(duì)連
6、續(xù)攪拌反應(yīng)在O一間且F(0)尸(O)=1同時(shí)也可得·53·5第期石油化工,此種情:況下產(chǎn)為最大可得一E云二11),,二r,1一s().連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器的計(jì)算,主要是以理想的完,尸和E可以用各種方法測(cè)定詳細(xì)情況請(qǐng)參閱有全混合,,為基礎(chǔ)然后根據(jù)不同的情況予以修正以適甩關(guān)著作〔1卜21〕。。停,一于實(shí)際留時(shí)間分布有二個(gè)數(shù)字特征是十分重要的,個(gè)是所有粒子在系統(tǒng)中的平均停留時(shí)間了另一則是.2均相反應(yīng)時(shí)反應(yīng)容積的計(jì)算。,方差產(chǎn)穩(wěn)定流動(dòng)中當(dāng)物料的比容并未因化學(xué)反應(yīng),或溫度、壓力等參數(shù)變化而改變時(shí),在連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器中經(jīng)常進(jìn)行的一種反應(yīng)平均停留時(shí)間應(yīng)該。類型則是液相均相反
7、應(yīng)由于機(jī)械攪拌的強(qiáng)烈混和作是反應(yīng)器中物料體積V和進(jìn)出反應(yīng)器的體積流率F的,用均相反應(yīng)時(shí)反應(yīng)器中的物料差不多達(dá)到了分子級(jí),:比值即。V的分散程度反應(yīng)器中各區(qū)域的物料組成和出口流的一二二甲:丁3r(1)’,力物料組成基本上是相同的因此可以按照上節(jié)所述的一般情:。,況下可以用停留時(shí)間分布密度刀來(lái)表示完全混合流動(dòng)類型來(lái)進(jìn)行計(jì)算同時(shí)因?yàn)橐后w的體,,積受溫度及組成變化的影響甚小故在穩(wěn)定操作時(shí)反云刀dt。應(yīng)器的體積流率亦可視為定值藝=一=一4呂(1)聞述中全以,多段反應(yīng)器組為例因?yàn)閱味螖嚢璺础狤d云,。應(yīng)器僅是多段反應(yīng)器組的一個(gè)特例即段數(shù)憐=1對(duì)0,于串聯(lián)的多段反應(yīng)器組來(lái)說(shuō)
8、段與段之間的返混基本而方差尹則用來(lái)描述
