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1、 第二组 陈伟 叶文英 徐鹏 韩亮 汤登军生产设备的选择一、搅拌釜式反应器（间歇式操作） 二、涡轮式搅拌器 三、夹套加热 四、卧式离心机一、反应器的选择反应器的分类： 1.按操作方式分类为：间歇（分批）式、半连续（ 半间歇）式和连续式操作。 2.按材质分类为：钢制（或衬瓷板）反应釜、铸铁 反应釜及搪玻璃反应釜 3.按操作压力分类：低压釜和高压釜。1.1 间歇式操作：一次加入反应物料，在一定的反应条件下，经 过一定的反应时间，当达到所要求的转化率时候，取出全部的 产物。 特点：设备利用率不高，劳动强度大，只使用于小批量，多品种 生产，在染料及制药工业中广泛使用。1.2 半间歇操作：一种物料分批加
2、入，而令一种物料连续加入。 特点：特别适用于要求一种反应物的浓度高而另一种反应物的浓 度低的化学反应，适用于可以通过调节加料速度来控制反应温 度的反应2.1 钢制反应釜：特点是制造工艺简单，造价费用较低，维护检 修方便，使用范围广泛，化工生产普遍采用。最常见的钢板反 应釜的材料为Q235A（或容器刚）。用Q235A材料制作的反应釜 不耐酸性介质腐蚀，不锈钢材料的反应釜可以耐一般酸性介质 ，经过镜面抛光的不锈钢制反应釜还特别适用于高粘度体系聚 合反应。2.2 铸铁反应釜 ：在氯化、磺化、硝化、缩合、硫酸增浓等反应 过程中使用较多。2.3 搪玻璃反应釜 ：俗称搪瓷锅。在碳钢锅的内表面涂上含有二 氧
3、化硅玻璃釉，经900左右的高温焙烧，形成玻璃搪层。搪 玻璃反应釜对许多介质具有良好的抗腐蚀性，所以广泛用于精 细化工生产的卤化反应及有盐酸、硫酸、硝酸等存在时的各种 反应。3.1 低压釜是最常见的搅拌釜式反应器。在搅拌轴和壳体之间采 用动密封结构，在低压（1.6MPa以下）条件下能够防止物料的 泄露。3.2 高压条件下，动密封难以保证不泄露。目前。高压常采用磁 力搅拌釜。磁力搅拌釜的主要特点是以静密封代替了传统的填 料密封和机械密封，从而实现了整台反应釜在全密封状态下的 工作，保证无泄露。因此，更适合于各种极毒、易燃、易爆以 及其他渗透离极强的化工工艺过程，是石油化工、有机合成、 化学制药、食
4、品等工艺中进行硫化、氟化、氢化、氧化等反应 的理想设备。综合所有条件，由于釜式反应器结构简单，加工方便，传质 效率高，温度分布均匀，操作条件（如温度、浓度、停留时间 等）的可控范围较广，操作灵活性大，便于更换品种，能适应 多样化的生产。因此选择：釜式反应器，并采用间歇式操作二、搅拌器的选择搅拌器的分类：1、推进式搅拌器：该结构如同船舶，叶数通常为三个，直径小， 该搅拌器主要造成液体轴向运动，引起循环，该搅拌器常用整 体铸造，加工方便，常采用焊接，需要模锻后在与轴套焊接， 加工较困难。2、浆式搅拌器：结构比较简单，一般以扁钢加工制成，材料可以 采用碳钢、合金刚、有色金属、或者碳钢外包橡胶、环氧树
5、脂 、酚醛玻璃布等，有平直叶式和折叶式两种，折叶式既能使液 体做圆周运动又能使液体上下运动，起到充分搅拌的作用，若 料液层比较高，常装有几层桨叶。3、涡轮式搅拌器：形式较多，圆盘涡轮式较为常见，浆径与同体 内径之比为0.25-0.5,该类搅拌器的直径一般在700mm以下，主 要包括圆盘平直叶涡轮式，圆盘弯叶轮式和闭式弯叶涡轮式。4、锚式和框式搅拌器：该类的特点是旋转部分的外直径稍小于筒 体直径，外形由反应器的形式决定，对于大直径的反应器或者 搅拌液黏度很大时，常用横梁加强，就成了框式搅拌器，该搅 拌器的直径较大，常为筒体的0.9倍以上，特别适用于有固体 沉淀或容易挂料的场合。5、螺带式搅拌器：
6、主要由一定螺距的螺旋带、轴套和与二者连接 的支撑杆组成，螺带外径尽量与筒体内壁靠近，有时间距仅几 毫米，搅动时候液体呈复杂的螺旋运动，该搅拌器常用于高分 子化合物的聚合反应器内，也可以用于高黏度物料。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、按物料黏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；对于高黏度液体，应选用大直径、低转速搅拌器，如锚式 、框式和桨式。2、按搅拌目的选用搅拌目的、工艺过程对搅拌的要求是选型的关键。2.1 对于低黏度均相液体混合，要求达到微观混合程度，已知均 相液体的分子扩散速率很快，控制因素是宏观混合速率，亦即 循
7、环流量，各种搅拌器的循环流量从大到小顺序排列：推进式 、涡轮式、桨式。因此应优先选择推进式搅拌器。2.2 对于非均相液液分散过程，要求分散的微团越小越好，以增 大两相接触面积，还要求液体涡轮湍动剧烈，以降低两相传动 阻力。因此，该类过程的控制因素为剪切作用，同时也要求有 较大的循环流量，各种搅拌器的剪切作用从大到小的顺序排列 ：涡轮式、推进式、桨式。2.3 对于气液分散过程，要求得到高分散度的气泡，可优先选择 涡轮式搅拌器，平直叶圆盘涡轮搅拌器最适合气液分散过程。2.4 对于固体悬浮操作，固液密度差小，固体颗粒不易沉降的固 体悬浮，应优先选择推进式搅拌器。当固液密度差大、固体颗 粒沉降速度大时
8、，应选用开启式涡轮搅拌器。当固体颗粒对叶 轮的摩蚀性较大时，应选用开启弯叶涡轮搅拌器。2.5 对于固体溶解，除了要有较大的循环流量外，还要有较强的 剪切作用，以促使固体溶解，因此，开开启式涡轮搅拌最适合 ，在实际生产中,对一些易溶的块状固体则常用桨式或框式等 搅拌器。2.6 对于结晶过程，往往需要控制晶体的形状和大小。对于微粒 晶体，要求有较强的剪切作用和较大的循环流量，所以应选择 涡轮式搅拌器。对于微粒较大的晶体，只要求有一定的循环流 量和较低的剪切作用，因此可选择桨式搅拌器。2.7 对于以传热为主的搅拌操作，控制因素为总体循环流量和换 热面上的高速流动。因此，可选用涡轮式搅拌器。根据从能耗
9、和效率的对比，涡轮式搅拌器消耗的能 量低，搅拌效率高，搅拌时能产生很强的径向流。因此采用：涡轮式搅拌器三、换热器的选择换热器的分类：1.夹套：传热夹套一般由钢板焊接而成，它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。夹套与反应釜内壁 的间距视反应釜直径的大小采用不同的数值，一般取 25100mm.夹套的高度取决与传热面积，而传热面积由工艺要 求确定。但需注意夹套高度一般应高于料液的高度，应比釜内 液面高出50100mm左右，以保证充分传热。 适用范围：当传热速率要求不高和在热体工作压力低于600KPa（ 158度饱和蒸汽压力）时，常用夹套传热结构。当蒸汽压力超 过0.6MPa或反
10、应器的直径较大时，夹套必须采取加强措施 加强的夹套传热结构：支撑短管加强的“蜂窝夹套”，可用 1MPa的饱和水蒸汽加热至180;冲压式蜂窝夹套，可耐更高 的压力；角钢焊在釜外壁的结构，耐压可达56MPa。2.蛇管：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。 工业常用两种蛇管：水平式蛇管和直立式蛇管;排列紧密的水平式 蛇管能同时起到导流筒的作用，排列紧密的直立式蛇管同时可 以起到挡板的作用，他们对于改善流体的流动状况和搅拌效果 起积极的作用。 适用范围：蛇管浸没在物料中，热量损失少，且由于蛇管内传热
11、 介质流速高，他的传热系数比夹套大得多。但对于含有固体颗 粒的物料及黏稠的物料，容易引起物料堆积和挂料，影响传热 效果。3.列管：对于大型反应釜，需要高速传热时，可在釜内安装列管 式传热，它的主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热 效果好，此外结构简单，操作弹性大。4.外部循环式：当反应器的夹套和蛇管传热面积仍不能满足工艺 要求，或者由于工艺的特殊要求无法在反应器内安装蛇管而套 管的传热面积又不能满足工艺要求时，可以通过泵将反应器内 料液抽出，经过外部换热器换热后再循环回反应器中。5.回流冷凝式：当反应在沸腾温度下进行且反应热效应很大时， 可以采用回流冷凝法进行换热，即使反应器内产生的蒸汽
12、通过 外部的冷凝器加以冷凝，冷凝液返回反应器中。采用这种方法 进行传热，由于蒸汽在冷凝器中以冷凝的方式散热，可以得到 很高的传热系数。由于夹套换热器加热简单方便，传热面积大，传热 效率高。因此选用：夹套换热四、离心机的选择v离心机是利用惯性离心力分离液态非均相混合物的机械，它与 旋液分离器的主要区别在于离心力是由设备(转鼓)本身旋转而 产生的，可用来分离用一般方法难于分离的悬浮液或乳浊液。 v离心机的分类：1.碟式离心机2.管式高速离心机3.三足离心机4.卧式刮刀卸料离心机5.活塞推料离心机1.碟式离心机结构：转轴、转鼓、倒锥形碟片。工作原理：密度大的重液沿碟 片 向下流动，密度小的轻液向上流
13、 动，重液、轻液分离后沿各自的 流 道排出。分离因数为4000-10000，转速4000-7000r/min，适合于液液两相高度分散的乳浊液的分离。特点：碟片式高速离心机转鼓容 积大，分离效率高，但结构复杂，不易用耐腐蚀材料制成，不适用于分离腐蚀性材料。此种设备广泛用于润滑油脱水，牛乳脱脂，饮料澄清，催化剂分离等。2.管式高速离心机结构：管状转鼓外壳 工作原理：高速旋转产生强大的 离心力是颗粒沉积到管壁，轻相沿 管中心向上排出，重相沿管壁向上 排出。 特点：转速高，分离因数高达 15000-65000。适用于固含量低于1%， 颗粒度小于5微米，黏度大的悬浮液 澄清或固液两相密度差较小的分离。3
14、.三足离心机1.原理：转鼓内壁开有小 孔，并在其上覆盖滤布， 滤液穿过滤布而滤渣残留 在转鼓中，当滤渣积累到 一定两后停机，从上或下 卸出。2.操作注意事项：启动 前要盖紧盖子，完全停止 运转后才能卸渣。制药生产中广泛使用三足过滤离心机。4卧式刮刀卸料离心机卧式刮刀卸料离心机是连续操 作的过滤式离心机，其特点是在 转鼓全速运动中自动地依次进行 加料、分离、洗涤、甩干、卸料、 洗网等操作，每批操作周期约为 3590s。每一工序的操作时间可 按预定要求实行自动控制。特点：操作简单，生产能力大，适 用于大规模连续生产，目前已较广 泛的用于石油，化工行业，如硫铵，尿素，碳酸氢铵，聚氯乙烯 ， 食盐，糖
15、等物料脱水。但由于采用刮刀卸料，颗粒破损严重，对 于 必须保持颗粒完整的物料不宜采用。5活塞推料离心机活塞推料离心机，也是一种 连续操作的过滤式离心机。在 全速运转的情况下，料浆不断 由进料管送入，沿锥形进料斗 的内壁流至转鼓的滤网上。滤 液穿过滤网经滤液出口连续排 出，积于滤网内面上的滤渣则 被往复运动的活塞推送器沿转 鼓内壁面推出。滤渣被推至出 口的途中，可用由冲洗管出来 的水进行喷洗，洗水则由另一出口排出。整个过程在转速不同的 部 位连续自动进行。 由于卧式离心机便于安装、占地面积小、便于操作和维 护、正常运转时间长,可靠性能高、回收率极高、节省污泥处 理费用、减少工作人员的工作强度、噪音底声压低于85dB(A)因此选用：卧式离心机西玛津设备一览表规格 材质数量规格材质数量合成釜3000L搪瓷1三聚氯 氰计量 槽0.3碳钢1乙胺计 量槽0.3碳钢1冷凝器20碳钢1液碱计 量槽0.4碳钢1三聚氯 氰储罐4碳钢1吸滤槽3碳钢2乙胺储 罐4碳钢1废水储 槽10碳钢2水储罐4碳钢1真空泵1液碱储 罐4碳钢1水储槽1碳钢1
