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釜式反應(yīng)器tank reactor

時(shí)間：2020-03-01 來源：網(wǎng)絡(luò) 瀏覽：
一種低高徑比的圓筒形反應(yīng)器，用于實(shí)現(xiàn)液相單相反應(yīng)過程和液液、氣液、液固、氣液固等多相反應(yīng)過程。器內(nèi)常設(shè)有攪拌（機(jī)械攪拌、氣流攪拌等）裝置。在高徑比較大時(shí)，可用多層攪拌槳葉。在反應(yīng)過程中物料需加熱或冷卻時(shí)，可在反應(yīng)器壁處設(shè)置夾套，或在器內(nèi)設(shè)置換熱面，也可通過外循環(huán)進(jìn)行換熱。
　　操作方式 　釜式反應(yīng)器按操作方式可分為：①間歇釜式反應(yīng)器，或稱間歇釜（圖1）。操作靈活，易于適應(yīng)不同操作條件和產(chǎn)品品種，適用于小批量、多品種、反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)的產(chǎn)品生產(chǎn)。間歇釜的缺點(diǎn)是：需有裝料和卸料等輔助操作，產(chǎn)品質(zhì)量也不易穩(wěn)定。但有些反應(yīng)過程，如一些發(fā)酵反應(yīng)和聚合反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)尚有困難，至今還采用間歇釜。②連續(xù)釜式反應(yīng)器，或稱連續(xù)釜(圖2)。可避免間歇釜的缺點(diǎn)，但攪拌作用會(huì)造成釜內(nèi)流體的返混。在攪拌劇烈、液體粘度較低或平均停留時(shí)間較長(zhǎng)的場(chǎng)合，釜內(nèi)物料流型可視作全混流（見流動(dòng)模型），反應(yīng)釜相應(yīng)地稱作全混釜。在要求轉(zhuǎn)化率高或有串聯(lián)副反應(yīng)的場(chǎng)合，釜式反應(yīng)器中的返混現(xiàn)象是不利因素。此時(shí)可采用多釜串聯(lián)反應(yīng)器（圖3），以減小返混的不利影響，并可分釜控制反應(yīng)條件。③半連續(xù)釜式反應(yīng)器。指一種原料一次加入，另一種原料連續(xù)加入的反應(yīng)器，其特性介于間歇釜和連續(xù)釜之間。

圖1

 

圖2

 

圖3

　　計(jì)算 　就單一反應(yīng)A→B而言，各種釜式反應(yīng)器的常用計(jì)算方法如下：①對(duì)于間歇釜式反應(yīng)器，當(dāng)反應(yīng)物A的初濃度和終濃度分別為C岹和C岒時(shí)，反應(yīng)所需的時(shí)間τ為：
　　　　　　　　　

　　　　　　　(1)

式中 CA為反應(yīng)物A的濃度；-rA為濃度為CA時(shí)的反應(yīng)速率。②對(duì)于連續(xù)釜式反應(yīng)器，設(shè)反應(yīng)器為全混流，當(dāng)反應(yīng)物A的進(jìn)口濃度和出口濃度分別為C岹和C岏時(shí)，反應(yīng)所需的平均停留時(shí)間掦（見停留時(shí)間分布）為：
　　　　　　　

　　　　　　 (2)

式中V 為反應(yīng)器的有效容積；v為體積流率;-r岏為出口濃度C岏下的反應(yīng)速率。③對(duì)于多釜串聯(lián)反應(yīng)器，可以利用式(2)逐個(gè)反應(yīng)器類推計(jì)算。對(duì)一級(jí)反應(yīng)（-rA=kCA，k為反應(yīng)速率常數(shù)），若各釜有效容積相等，反應(yīng)溫度相同，則有：
　　　　　　　　

式中C岰為第n釜中A的濃度；掦i為一釜的平均停留時(shí)間。
　　工程放大 　機(jī)械攪拌的釜式反應(yīng)器可針對(duì)不同反應(yīng)特征按下列原則之一進(jìn)行放大：①攪拌雷諾數(shù)Rej相等。
　　　　　　　　

式中N為攪拌槳轉(zhuǎn)速；D為攪拌槳直徑；ρ為液體密度;μ為粘度；②單位體積液體攪拌功率相等；③攪拌槳外緣的線速度相等（見彩圖）。

釜式反應(yīng)器

 
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