间歇操作釜式反应器的设计-反应器设计基本内容和基本方程

反应器计算的基本方程1、物料衡算式2、热量衡算式3、动量衡算式

动量衡算式以动量守恒与转化定律为基础，计算反应器的压力变化。当气相流动反应器的进出口压差很大，以致影响到反应组分浓度时，就要考虑流体的动量衡算。一般情况下，反应器计算可以不考虑此项。

4、动力学方程式对于均相反应，需要有本征动力学方程；对于非均相反应，应该有包括相际传递过程在内的宏观动力学方程。

反应器计算的基本内容（一）反应器计算的基本内容选择合适的反应器型式确定最优的操作条件计算所需的反应器体积釜式反应器设计程序及计算方法1间歇反应釜体积计算2确定封头型式3确定封头与筒体的连接方式4反应釜直径D0与筒体高度H的确定5☻计算并选择釜体内径。☻计算釜体直边高度。

6应用举例

我釜式反应器设计程序及计算方法a.根据年产量确定日产量Wd

，kg·d-1b.确定生产周期或每天生产批数

τT=τR+τa(2-1)式中τT——一个生产周期的时间，h；

τR——反应达到预期转化率所需反应时间，h；

τa——辅助操作时间，h。则：每天生产批数α＝24/τT(2-2)c.选择反应器装料系数

φ＝VR/VT(2-3)

式中VR——反应物料所占体积，m3

VT——反应器实际体积，m3。搅拌釜反应器，φ取0.7～0.8，有起泡或沸腾时，取0.4～0.6。间歇釜式反应器容积计算方法d.计算反应器体积及台数间歇釜式反应器容积计算方法多台反应器并联使用或Wd——日产量，kg·d-1τT——一个生产周期的时间，hα——每天生产批数Φ

——反应器装料系数VR——反应物料所占体积，m3

VT——反应器实际体积，m3釜体的几何尺寸的确定二

釜体的几何尺寸的确定釜体的几何尺寸是指筒体的内径Di、高度H。对于搅拌釜式反应釜，容积v为主要决定参数。

搅拌功率与搅拌器直径的五次方成正比，而搅拌器直径往往需随釜体直径的增加而增大。因此，在同样的容积下，太大的筒体直径不适宜。对于发酵类物料的反应，为使通入的空气能与发酵液充分接触，需要有一定的液位高度，故筒体的高度不宜太矮。采用夹套传热结构，单从传热角度考虑，一般也希望筒体高一些。

hH——釜体高度(Height)，m；D——釜体直径(Diameter)，m。H/D小(矮胖型)，釜内液体比表面积大，表面更新容易，小分子组分易汽化;搅拌轴相对较短，搅拌装置旋转稳定；搅拌桨直径大，需要搅拌功率高；对传热面积的增加不利;传热距离较长，传热效果差。H/D大(瘦高型)，釜内液体比表面积小，有利于气体吸收;搅拌轴较长，加工困难，且旋转不稳定;单位反应器体积夹套传热面积较大，传热距离较短，传热效果较好。反应釜直径D0与筒体高度H的确定釜体的几何尺寸要求化工工艺要求H/Di▼一般反应釜

○液-液相或液-固相物料1～1.3○气-液相物料1～2▼发酵罐类

○气-液相物料1.7～2.5确定封头与筒体的连接方式☻封头与筒体的连接形式有两种:焊接连接和法兰连接。法兰连接便于设备内部结构的安装与检修，但造价较高，密封性能较差;焊接连接设备结构简单、造价低、密封性能好，但不利于设备安装与检修，为此常在釜体上封头上开设人孔。☻一般来说，对于搅拌釜反应器，若反应器直径较大，对密封要求较高时，应采用焊接连接。若直径较小，内部结构比较复杂，对安装和检修要求较明确时，可采用法兰连接。确定封头与筒体的连接方式装料系数装料系数

为了满足反应所需要的空间，工艺计算已经确定了反应釜所需的容积V0，但实际操作时，反应介质可能呈泡沫状或沸腾状，故实际容积V应该大于理论计算的所需容积V0，这种差异就用装料系数η来考虑。釜体的几何尺寸要求化工工艺要求H/Di▼一般反应釜

○液-液相或液-固相物料1～1.3○气-液相物料1～2▼发酵罐类

○气-液相物料1.7～2.5装料系数