槽型反應器

釜式反應器又稱:槽型反應器或鍋式反應器 ，是一種低高徑比的圓筒形反應器，用於實現液相單相反應過程和液液、氣液、液固、氣液固等多相反應過程。 反應器內常設有攪拌（機械攪拌、氣流攪拌等）裝置。在高徑比較大時，可用多層攪拌槳葉。在反應過程中物料需加熱或冷卻時，可在反應器壁處設置夾套，或在器內設置換熱面，也可通過外循環進行換熱。 操作時温度、濃度容易控制，產品質量均一。在化工生產中，既可適用於間歇操作過程，又可用於連續操作過程；可單釜操作，也可多釜串聯使用；但若應用在需要較高轉化率的工藝要求時，有需要較大容積的缺點。通常在操作條件比較緩和的情況下，如常壓、温度較低且低於物料沸點時，釜式反應器的應用最為普遍。

釜式反應器的基本結構主要包括: 反應器殼體、攪拌裝置、密封裝置、換熱裝置、傳動裝置。 殼體結構：一般為碳鋼材料，筒體皆為圓筒型。釜式反應器殼體部分的結構包括筒 體、底、蓋（或稱封頭）、手孔或人孔、視鏡、安全裝置及各種工藝接管口等。 封頭；反應釜的頂蓋，為了滿足拆卸方便以及維護檢修。 平面形：適用於常壓或壓力不高時； 碟 形：應用較廣。 球 形：適用於高壓場合； 橢圓形：應用較廣。 錐 形：適用於反應後物料需要分層處理的場合。 手孔、人孔：為了檢查內部空間以及安裝和拆卸設備內部構件。 視鏡:觀察設備內部物料的反應情況，也作液麪指示用。

工藝接管:用於進、出物料及安裝温度、壓力的測定裝置。

在化學工業中常用的攪拌裝置是機械攪拌裝置，典型的機械攪拌裝置包括攪拌器：包括旋轉的軸和裝在軸上的葉輪；

輔助部件和附件：包括密封裝置、減速箱、攪拌電機、支架、擋板和導流筒等。攪拌器是實現攪拌操作的主要部件，其主要的組成部分是葉輪，它隨旋轉軸運動將機械能施加給液體，並促使液體運動。

常用攪拌器有槳式、框式、錨式、旋槳式、渦輪式和螺帶式等。 1、槳式攪拌器由槳葉、鍵、軸環、豎軸所組成。槳葉一般用扁鋼或不鏽鋼或有色金屬製造。槳式攪拌器的轉速較低，一般為20～80r/min。槳式攪拌器直徑取反應釜內徑Di/3～2/3，槳葉不宜過長，當反應釜直徑很大時採用兩個或多個槳葉。槳式攪拌器適用於流動性大、粘度小的液體物料，也適用於纖維狀和結晶狀的溶解液，物料層很深時可在軸上裝置數排槳葉。 2、渦輪式攪拌器渦輪式攪拌器分為圓盤渦輪攪拌器和開啓渦輪攪拌器；按照葉輪又可分為平直葉和彎曲葉。渦輪攪拌器速度較大，300～600r/min。渦輪攪拌器的主要優點是當能量消耗不大時，攪拌效率較高，攪拌產生很強的徑向流。因此它適用於乳濁液、懸浮液等。 3、推進式攪拌器推進式攪拌器，攪拌時能使物料在反應釜內循環流動，所起作用以容積循環為主，剪切作用較小，上下翻騰效果良好。當需要有更大的流速時，反應釜內設有導流筒。

推進式攪拌器直徑約取反應釜內徑Di的1/4～1/3，300～600r/min，攪拌器的材料常用鑄鐵和鑄鋼。 4、框式和錨式攪拌器框式攪拌器可視為槳式攪拌器的變形，其結構比較堅固，攪動物料量大。如果這類攪拌器底部形狀和反應釜下封頭形狀相似時，通常稱為錨式攪拌器。框式攪拌器直徑較大，一般取反應器內徑的2/3～9/10，50～70r/min。框式攪拌器與釜壁間隙較小，有利於傳熱過程的進行，快速旋轉時，攪拌器葉片所帶動的液體把靜止層從反應釜壁上帶下來；慢速旋轉時，有刮板的攪拌器能產生良好的熱傳導。這類攪拌器常用於傳熱、晶析操作和高粘度液體、高濃度淤漿和沉降性淤漿的攪拌。5、螺帶式攪拌器和螺桿式攪拌器這兩種攪拌器主要產生軸向流，加上導流簡後，可形成筒內外的上下循環流動。它們的轉速都較低，通常不超過50r/min，主要用於高教度液體的攪拌。 （二）擋板和導流筒攪拌附件通常指在攪拌罐內為了改善流動狀態而增設的零件，如擋板、導流筒。1、擋板：目的是為了消除切線流和“打漩”。一般為2-4塊，且對於低速攪拌高粘度液體的錨式和框式攪拌器安裝擋板無意義。

主要根據物料性質、攪拌目的及各種攪拌器的性能特徵來進行。在工業上可根據物料的性質、要求的物料混合程度以及考慮能耗等因素選擇適宜的攪拌器。在一般情況下，對低粘性均相液體混合，可選用任何形式的攪拌器；對非均相液體分散混合，選用旋槳式、渦輪式攪拌器為好；在有固體懸浮物存在，固液密度差較大時，選用渦輪式攪拌器，固液密度差較小時，選用槳式攪拌器；對於物料粘稠性很大的液體混合，可選用錨式攪拌器。對需要更大攪拌強度或需使被攪拌液體作上、下翻騰運動的情況，可根據需要在反應器內再裝設橫向或豎向擋板及導向筒等。 (1)按物料粘度選型

對於低粘度液體，應選用小直徑、高轉速攪拌器，如推進式、渦輪式； 對於高粘度液體，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。

對於非均相液-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。

換熱裝置是用來加熱或冷卻反應物料，使之符合工藝要求的温度條件的設備。其結構型式主要有夾套式、蛇管式、列管式、外部循環式等，也可用直接火焰或電感加熱。

（一）夾套式換熱器

是套在反應器筒體外面能形成密封空間的容器，既簡單又方便。夾套的高度取決於傳熱面積，而傳熱面積由工藝要求確定。夾套高度一般應高於料液的高度，應比釜內液麪高出50－100mm左右，以保證傳熱。夾套內通蒸汽時，其蒸汽壓力一般不超過0.6MPa。當反應器的直徑大或者加熱蒸汽壓力較高時，夾套必須採取加強措

施。分支撐短管加強的“蜂窩夾套”，衝壓式蜂窩夾套，角鋼焊在釜的外壁上夾套。

（二）蛇管式換熱器

當工藝需要的傳熱面積大，單靠夾套傳熱不能滿足要求時，或者是反應器內壁襯有橡膠、瓷磚等非金屬材料時，可採用蛇管、插入套管、插入D形管等傳熱。

蛇管浸沒在物料中，熱量損失少，且由於蛇管內傳熱介質流速高，它的給熱係數比夾套大很多。對於含有固體顆粒的物料及粘稠的物料,容易引起物料堆積和掛料,影響傳熱效果。可分為水平蛇管和直立式蛇管列管式對於大型反應釜。

需高速傳熱時，可在釜內安裝列管式換熱器。適用於反應物料容易在傳熱壁上結垢的場合，檢修、除垢較容易進行。可分為垂直管束、指型管和D型管。當反應器的夾套和蛇管傳熱面積仍不能滿足工藝要求，或由於工藝的特殊要求無法在反應器內安裝蛇管而夾套的傳熱面積又不能滿足工藝要求時，可以通過泵將反應器內的料液抽出，經過外部換熱器換熱後再循環回反應器內。反應在沸騰下進行或蒸發量大的場合，使反應器內產生的蒸汽通過外部的冷凝器加以冷凝。冷凝液返回反應中。

（一）傳動裝置

包括電機、減速器、聯軸節和攪拌軸。此裝置使攪拌器獲得動能以強化液體流動。

（二）密封裝置

靜止的攪拌釜封頭和轉動的攪拌軸之間設有攪拌軸密封裝置，簡稱軸封，以防止釜內物料泄漏。用來防止釜的主體與攪拌軸之間的泄漏。軸封裝置主要有填料軸封和機械密兩種，還可用新型密封膠密封。

1、填料密封

填料箱出箱體、填料、襯套(或油環)、壓蓋和壓緊螺栓等零件組成。旋緊螺栓時，壓蓋壓縮填料（一般為石棉織物、並含有石墨或黃油作潤滑劑)，填料變形緊貼公軸的表面上，從而起到密封作用。填料箱密封結構簡單，填料裝卸方便，但使用壽命較短，難免微量泄漏。

2、機械密封

機械密封(又稱端面密封)由動環、靜環、彈簧加荷裝置(彈簧、蛹栓、螺母、彈簧座、彈簧壓板)及輔助密封團四個部分組成。由於彈簧力的作用使動環緊緊壓在靜環上，當軸旋轉時，彈簧座、彈簧、彈簧壓板、動環等零件隨軸一起旋轉，而靜環則固定在座架上靜止不動，動環與靜環相接觸的環形密封端面阻止了物料的泄漏。機械密封結構較複雜，但密封效果甚佳。

灰塵控制、氣體冷卻、金屬表面處理、除油、水充氣等。其轉角90度結構設計、寬大的旋流腔減少和消除了阻塞現象。使得噴嘴能在低壓下對液體進行良好的霧化作用，尤其是在要求快速熱交換或要求有效的空懸液滴的衝擊的應用中。噴射區域成環形，噴霧角度為40-90度之間。