釜式反應器
tank reactor
一種低高徑比的圓筒形反應器,用于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。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(huán)進行換熱。
操作方式 釜式反應器按操作方式可分為:①間歇釜式反應器,或稱間歇釜(圖1[間歇釜式反應器])。
操作靈活,易于適應不同操作條件和產品品種,適用于小批量、多品種、反應時間較長的產品生產。間歇釜的缺點是:需有裝料和卸料等輔助操作,產品質量也不易穩(wěn)定。但有些反應過程,如一些發(fā)酵反應和聚合反應,實現連續(xù)生產尚有困難,至今還采用間歇釜。②連續(xù)釜式反應器,或稱連續(xù)釜(圖2[連續(xù)釜式反應器]
)??杀苊忾g歇釜的缺點,但攪拌作用會造成釜內流體的返混。在攪拌劇烈、液體粘度較低或平均停留時間較長的場合,釜內物料流型可視作全混流,反應釜相應地稱作全混釜。在要求轉化率高或有串聯副反應的場合,釜式反應器中的返混現象是不利因素。此時可采用多釜串聯反應器(圖3[多級串聯釜式反應器]
),以減小返混的不利影響,并可分釜控制反應條件。③半連續(xù)釜式反應器。指一種原料一次加入,另一種原料連續(xù)加入的反應器,其特性介于間歇釜和連續(xù)釜之間。
計算 就單一反應a→b而言,各種釜式反應器的常用計算方法如下:①對于間歇釜式反應器,當反應物a的... 初濃度和終濃度分別為和c時,反應所需的時間為:
(1)式中 為反應物a的濃度;-為濃度為時的反應速率。②對于連續(xù)釜式反應器,設反應器為全混流,當反應物a的進口濃度和出口濃度分別為和時,反應所需的平均停留時間為:
(2)式中 為反應器的有效容積;為體積流率;-為出口濃度下的反應速率。③對于多釜串聯反應器,可以利用式(2)逐個反應器類推計算。對一級反應(-=,為反應速率常數),若各釜有效容積相等,反應溫度相同,則有:
式中為第釜中a的濃度;為一釜的平均停留時間。
工程放大 機械攪拌的釜式反應器可針對不同反應特征按下列原則之一進行放大:①攪拌雷諾數相等。
式中為攪拌槳轉速;為攪拌槳直徑;為液體密度;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[釜式反應器])。