常州工程职院化学反应过程与设备课件05釜式反应器基本操作

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釜式反应器的传热è换热装置换热装置是用来加热或冷却反应物料,使之符合工艺要求的温度条件的设备。其结构型式主要有夹套式、蛇管式、列管式、外部循环式等,也可用直接火焰或电感加热。¢夹套式夹套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。夹套的高度取决于传热面积,而传热面积由工艺要求确定。夹套高度一般应高于料液的高度,应比釜内液面高出50-100mm左右,以保证传热。夹套内通蒸汽时,其蒸汽压力一般不超过0.6MPa。当反应器的直径大或者加热蒸汽压力较高时,夹套必须采取加强措施。分支撑短管加强的“蜂窝夹套”,冲压式蜂窝夹套,角钢焊在釜的外壁上夹套。¢蛇管式当工艺需要的传热面积大,单靠夹套传热不能满足要求时,或者是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。蛇管浸没在物料中,热量损失少,且由于蛇管内传热介质流速高,它的给热系数比夹套大很多。对于含有固体颗粒的物料及粘稠的物料,容易引起物料堆积和挂料,影响传热效果.¢列管式对于大型反应釜,需高速传热时,可在釜内安装列管式换热器。¢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,或由于工艺的特殊要求无法在反应器内安装蛇管而夹套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的料液抽出,经过外部换热器换热后再循环回反应器内。¢回流冷凝式:反应在沸腾下进行或蒸发量大的场合。è冷、热源的选择¢低温冷源的选择Ø冷却用水:水的冷却效果好,最为常用。随水的硬度不同,对换热后的水出口温度有一定限制,一般不宜超过60℃,在不宜清洗的场合不宜超过50℃,以免水垢的迅速生成。Ø空气:在缺乏水资源的地方可采用空气冷却,其主要缺点是给热系数低,需要的传热面积大。Ø低温冷却剂有些化工生产过程采用一般冷却方法难以达到,必须采用特殊的制冷装置进行人工制冷。一般多采用直接冷却方式,即利用制冷剂的蒸发直接冷却冷间内的空气,或直接冷却被冷却物体。制冷剂一般有液氨、液氮等。成本较高。有些情况下则采用间接冷却方式,即被冷却对象的热量是通过中间介质传送给在蒸发器中蒸发的制冷剂。中间介质起传送和分配冷量的媒介作用,称为载冷剂。常用的载冷剂有三类,即水、盐水及有机物载冷剂。¢高温热源的选择一般的低压饱和水蒸汽加热时最高只能达到150-160℃,需要更高温度时则需考虑高温热源的选择问题。化工厂常用的高温热源有以下几种:Ø压力高的饱和水蒸汽压力可达一至数MPa,来源有高压蒸汽锅炉、利用反应热的废热锅炉或热电站的蒸汽透平。缺点:需高压管道输送蒸汽,费用高,且远距离输送时热损失大。Ø高压汽水混合物个别设备需高温加热时,较经济可行。可用于温度为200-250℃的加热要求。Ø有机载热体利用某些有机物常压沸点高、熔点低、热稳定性好等特点可提供高温的热源。它的突出优点是能在较低的压力下得到较高的加热温度。当加热温度在250℃时,可采用液体联苯混合物加热,可有三种加热方案:自然循环加热法、强制循环加热法、夹套浴热法。当加热温度超过250℃时,可采用联苯混合物的蒸汽加热,根据其冷凝液回流方法的不同,也可分为自然循环与强制循环。Ø电加热是一种操作方便、热效率高、便于实现自控和遥控的一种高温加热方法。有电阻加热、感应电流加热、短路电流加热三种类型。Ø烟道气加热用煤气、天然气、石油加工废气或燃料油等燃烧时产生的高温烟道气作热源加热设备,可用于300℃以上的高温加热。缺点是热效率低,给热系数小,温度不易控制。可用于300℃以上的高温加热。è练习¢适用于粘稠物料的搅拌器是________。A、框式B、推进式C、涡轮式D、桨式¢对低粘度均相液体混合,应优先选择____________搅拌器。A、螺带式B、涡轮式C、桨式D、推进式¢对于气-液分散过程,应优先选择____________搅拌器。A、锚式B、涡轮式C、桨式D、推进式¢为维持200℃的反应温度,工业生产上常用_______作载热体。A、水B、导生油C、熔盐D、烟道气¢反应器内壁衬有橡胶、瓷砖等非金属材料时,不宜采用夹套式换热。¢含有固体颗粒的物料及粘稠的物料,不宜采用蛇管式换热器。釜式反应器操作参数的检测与控制è概述¢釜式反应器的特点:搅拌釜式反应器主要适用常压或低压、以液相为主的反应。¢釜式反应器操作参数:如温度、浓度、反应时间等¢温度的检测与控制是保证产品质量、降低成本、确保安全生产的重要手段。è温度检测仪表液体膨胀式温度计酒精式水银式热电偶测量温度计普通热电偶的结构接线盒保护管冷端绝缘子电极(热端)常用热电偶及主要性能热电阻在低温区使用热电偶电势小,又不易得到完全补偿,使用热电阻。工业常用热电阻:铜电阻是线性公式,测温范围-50~150℃。R(t)=R0(1+αt)铂电阻:测温范围0~630.74℃时应用R(t)=R0(1+At+Bt2+Ct3)各种带有变送器的热电阻热电阻的结构与形状铜电阻铂电阻铂丝银导线铆钉弹簧夹骨架、云母片绝缘骨架绝缘片铜导线工业常用热电阻性能比较半导体热敏电阻半导体由:MnO2、CuO、NiO2等材料。玻璃管铂丝杜镁丝球状点0101102103104105-5000C50100150200250常用温度显示仪表¢显示仪表直接接受检测仪表、变送器或传感器送来的信号,经测量电路和显示装置,对被测变量予以指示、记录,以字、符、数、图象显示。¢显示仪表可分为模拟式、数字式和图象式三大类。图示仪0C2003。9。2009:25:183MH315.005.0m0追忆功能翻页时标图像显示仪¢分辨率是指:显示的最小数与最大数之比。即位数的倒数。¢分辨力是指灵敏度限。使未位改变的最小输入量。¢EPROM:可擦可编只读存储器¢BCD:二—十进制计数器¢LED:发光二极管图像显示仪以CPU为核心的显示记录仪,无纸无笔可分析、处理仪表。采用液晶显示屏和图像处理功能的仪表。使用屏幕各显示区功能单通道使用:左上为时间、右上为单位。第二行为棒图(标尺),并有上、下位报警。¢各通道数据的通道号及报警显示(H为上限;L为下限)。¢通道号右侧为有手—自动翻页显示A自动;M手动。中间有工程数据实时趋势线:百分量标尺右为0;左为5.0(min)。釜式反应器反应温度的自动控制è自动调节系统的组成控制器执行器被控对象+检测仪表或变送器zxe=x-z-pqy扰动设定值控制器输出操纵变量被控变量偏差测量值f¢控制器Ø控制器:在过程控制系统中,检测变送仪表将被控变量转换成测量信号后,除了送至显示仪表进行指示和记录以外,更重要的是要送至控制器,在控制器内与设定值进行比较后得出偏差,然后由控制器按照预定的控制规律对偏差进行运算,输出控制信号,操纵执行机构动作,使被控变量达到预期要求,最终实现生产过程的自动化。Ø经常使用电动控制器和数字控制器。¢电动控制器DTL-3110控制器正面示意图控制器共有“自动”、“保持”、“软手动”和“硬手动”四种工作状态,通过面板上的联动开关进行切换。¢数字控制器KMM控制器正面面板布置图数字控制器与常规的模拟控制器相比,具有如下特点:Ø实现了仪表、计算机一体化Ø具有丰富的运算、控制功能Ø通用性强、使用方便Ø使用灵活、便于扩展Ø可靠性高、维护方便所谓“执行器”,就是用来执行控制器下达命令的仪表,以改变操纵变量实现对工艺变量的控制作用。因此执行器是控制系统中一个重要环节。执行器又称为操纵器、调节阀。常用的调节阀有气动、电动、液压调节阀。¢执行器¢正作用式气动薄膜调节阀外形正作用气关式¢反作用式气动薄膜调节阀结构原理反作用气开式O型环¢电动控制阀¢四种组合正作用反作用反作用气关式气关式气开式气开式反作用正作用正作用¢正作用气开式¢正作用气关式¢反作用气开式¢釜式反应器温度自动控制蒸气冷凝水接疏水器调节阀隔套隔套釜式反应器温度自控控制图TTTT

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