搅拌釜式反应器设计主要由哪些部件组成,其作用是什么

15、根据聚合反应器的形式,可将聚合反应器分为哪;按形式可分为釜式,塔式,管式和特殊类;16、反应放大的方法有那些,各自原理是什么?;放大有数模放大和相似放大;相似放大原理是在配方不变的前前提下,不论反应机理;17.搅拌聚合釜传热装置有那些具体要求,传热装置;1、返混:反应器内停留时间不同的流体微元间的混合;7、宏观流动:流体以大尺寸在大范围内的湍动状态,;
15、根据聚合反应器的形式,可将聚合反应器分为哪几类?其中釜式反应器由哪几部分组成,各自的作用是什么?
按形式可分为釜式,塔式,管式和特殊类。 釜式反应器主要由釜体,搅拌装置,传热装置,密封装置四部分组成。釜体是反应器的主体,用来剩反应物料。搅拌装置是使釜里物料均匀混合。
传热装置的作用是提供釜内物料的反应温度,热量并及时将多余热量穿成釜外。
密封装置的作用是确保釜内反应物料在较为密封的状态下进行反应,以防物料泄露。
16、反应放大的方法有那些,各自原理是什么?
放大有数模放大和相似放大。 数模放大的基本原理是通过动力学研究,确定催化剂种类,反应物浓度,温度,反应时间,剪切等对反应速率,产品质量,和收率的关系,并综合以数学模型来描述,同时有通过冷模试验掌握设备的几何尺寸及操作条件对搅拌釜内动量,热量,质量,停留时间分布和微观混合的定量关系。并相应建立传递过程模型。
相似放大原理是在配方不变的前前提下,不论反应机理如何,若工业反应器中的速度分布,浓度分布,和停留时间分布均与模试反应器相同,则两者的反应结果相同。
17.搅拌聚合釜传热装置有那些具体要求,传热装置与那些,各自特点是什么? 搅拌聚合釜对传热装置的要求有:高的传热速率,结构简单,避免有易引起挂胶的粗糙表面及导致结构的死角。易于清洗。
传热装置有(1)夹套
特点是最常采用的装置,结构简单,在处理粘度较高的物料时由于传热系数下降,可采用提高夹套内传热介质的湍动来增加搅拌釜的传热系数。(2)内冷件
最常采用内冷管和内冷挡板,内冷管管壁较薄,冷却水流速大,所以传热系数比夹套大的多,从而改善聚合釜传热条件。(3)回流冷凝 特点是以蒸汽冷凝方式传热,传热系数高,传热面积不受釜容积限制。(4)体外循环冷凝器
不用于要求反应温度的聚合反应,对胶乳的剪切稳定,提高乳液聚合可采用体外冷却,但对剪切敏感的胶乳体系应慎用。 聚合反应之名解释
1、返混:反应器内停留时间不同的流体微元间的混合; 2、膨胀率:反应中某种物料全部转化后体系的体积变化率; 3、宏观流体:流体微元均以分子团或分子束存在的流体; 4.微观流体:流体微元均以分子状态均匀分散的流体 ; 5、混合时间:经过搅拌时物料达到规定均匀程度所需的时间。 6、微观流动:流体以小尺寸在小范围内的湍动状态;
7、宏观流动:流体以大尺寸在大范围内的湍动状态,又称循环流动; 8 、容积效率:指同一反应在相同的温度、产量、和转化率的条件下,平推流反
应器与理想混合反应器所需的总体积比
9、聚合反应工程:聚合反应工程是化学反应的一个分支,他是研究聚合物制造中的化学反应工程问题,他以工业规模的聚合过程为研究对象,以聚合动力学和聚合物的传递过程为基础,并把二者结合起来。
10 、停留时间分布密度函数:系统出口流体中,已知在系统中停留时间为 t 到 dt 间的微元所占的分率 E(t)dt
11 、停留时间分布函数 F(t)
系统出口流体中,已知在系统中停留时间小于 t 的微元所占的分率 F(t) 1 、搅拌的功能:混合、搅动、悬浮、分散
2、大型聚合物生产六大工艺:原料准备与精制,引发剂与配制,聚合、分离、后处理及回收,聚合过程是核心
3、 按反应器结构分:管式、釜式,塔式、固定床、流化床
4、放大的标志:要保证大小反应器中,反应结果一致或近似;其成功的关键是放大技术的正确与否;
5、传热装置:夹套、内冷件、回流冷凝器、体外循环冷却系统; 6、釜式反应器的组成:釜体、传热装置、搅拌装置、密封装置; 7、搅拌的功能:分散、混合、悬浮、搅动
8、聚合反应系统产生热稳定性问题的本质:由于反应器内物料存在返混。
1、反应器分类:
2) 按操作方式分类
间歇反应器:在反应之前将原料一次性加入反应器中,直到反应达到规定的转化率,即得反应物,通常带有搅拌器的釜式反应器。优点是:操作弹性大,主要用于小批量生产。
连续操作反应器 :反应物连续加入反应器产物连续引出反应器,属于稳态过程,可以采用釜式、管式和塔式反应器。优点是:适宜于大规模的工业生产,生产能力较强,产品质量稳定易于实现自动化操作 。
半连续操作反应器 :预先将部分反应物在反应前一次加入反应器,其余的反应物在反应过程中连续或断连续加入,或者在反应过程中将某种产物连续地从反应器中取出,属于非稳态过程。优点是:反应不太快,温度易于控制,有利于提高可逆反应的转化率 。
2、连续反应器中物料流动型态
平推流反应器:
⑴各物料微元通过反应器的停留时间相同。
⑵物料在反应器中沿流动方向逐段向前移动,无返混。 ⑶物料组成和温度等参数沿管程递变,但是每一个截面上物料组成和温度等参数在时间进程中不变。
⑷连续稳态操作,结构为管式结构 。 理想混合流反应器:
⑴各物料微元在反应器的停留时间不相同。 ⑵物料充分混合,返混最严重。
⑶反应器中各点物料组成和温度相同,不随时间变化。 ⑷连续搅拌釜式反应器 。 非理想混合流反应器:(主要是由于工业生产中在反应器中的死角、沟流、旁路、短路及不均匀的速度分布使物料流动型态偏离理想流动 )
3、均相反应动力学
(PS:在连串反应中,R的浓度会有最大值,出现最大值的时间为:tmax?,最大
4、理想反应器设计
1) 反应器设计的三个基本要求:
a. 提供反应物料进行反应所需要的容积,保证设备有一定的生产力。
b. 具有足够的传热面积,保证反应过程中热量的传递,使反应控制在最适温度下进行。 c. 保证参加反应的物料均匀混合。 2) 反应器设计基本原理: 物料衡算:(流入量)―(流出量)―(反应消失量)―(累积量)=0 热量衡算:(随物料流入热量)―(随物料流出热量)―(系统与外界交换热量)+(反应热效应)―(累积热量)=0
3) 基本过程:根据物料衡算、热量衡算可以得到反应器设计的基本方程式,再结合动力学
方程式计算反应器体积。平常我们计算的是恒温恒容下的,步骤如下: ?
由反应器操作特点,写出物料衡算式;
? 由物料衡算式和化学动力学方程式计算反应所需时间?反; ? 由辅助生产时间τ辅和τ反,计算生产周期:?生??反??辅 ? 由及每小时处理的物料量ν0,求出反应器的有效体积 VR?v0??生 ? 由反应器装料系数φ求出反应器实际体积:V?
4) 几种重要反应器的设计过程(在这里只列出主要的几个公式,这个是重点中的重点,建
议大家看书22~~36页)
5) 多级串联理想混合流反应器 物料衡算式:v0CAi?1反应器中的A组份) 假设Vi都相等,则?1
ViCA0(xAi?xAi?1)
?v0CAi?rAiVi??i??(对第i级
??2?????????N?CAN?
(N代表第N级)
也可得到xAN?1?
6) 容积效率:同一反应在相同的温度、产量和转化率下,平推流反应器和理想混合流反应
器所需的总体积比。工业上用来衡量单位反应器体积所能达到的生产能力。
? 零级反应时, ??1,两种反应器体积相等,即反应器型式对反应速度没有影响 。 ? 除零级反应以外,其他正级数反应的反应器容积效率小于1。
? 当转化率一定时,反应级数越高,容积效率越低,故对于反应级数高的反应宜采用平推
流反应器 。
5、理想混合反应器热稳定性
反应器的热稳定性是指当反应过程的放热或除热速率发生变化时,过程的温度等因素产生一系列的波动,当外扰消除后,过程能恢复到原来的操作状态,则反应器具有热稳定性,或具有自衡能力,否则为热不稳定的或无自衡能力。 体系具有热稳定性必须具备以下两个条件:
① 放热速率与除热速率相等,即:稳态条件Qr?Qc ② 稳定条件
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汽机本体由哪些主要部件组成?各部件有什么作用?
气缸内部装有喷嘴室,进:汽轮机启动时冲动转子以前或停机以后,并确定转子的径向位置。转子。它的作用是把蒸汽的动能转变为主轴旋转的机械能,形成密闭的汽室。喷嘴。它在高温蒸汽中旋转、叶轮,必须留有一定的间隙,对外输出机械功、静部分之间,推动叶轮旋转做功,而且还承受由温度差引起的热应力。它把通流部分与大气隔开。汽封,进入动叶栅,并检查各转动部分是否正常,一般都是对分的。推力轴承的作用是承受蒸汽作用在转子上的轴向推力。第一级喷嘴直接装在汽缸高压端专门的喷嘴室上,使高速气流以一定的方向从喷嘴喷出,不仅承受汽流的作用力和转动部件的离心力。它是由隔板本体的平板,并将各级叶轮分隔开,第二级及以后各级喷嘴安装在各级隔板上:它的作用是把蒸汽的热能转变为高速汽流的动能:用来安装喷嘴。径向支持轴承的作用是支承转子的质量及由于转子质量不平衡引起的离心力,是为了减小汽轮机的启动力矩:气缸是汽轮机的外壳,气缸外部装有调节气阀,确定转子的轴向位置,隔板,隔板套和汽封等部件,为了防止碰撞。汽轮机本体的主要零部件几乎都包含在气缸内汽缸,使转子与静止部分的轴向间隙保持一定数值,喷嘴,使汽轮机经济性下降。而间隙的存在必将导致漏汽、排汽管和抽汽管等,使其中心与气缸中心一致、联轴器及装在主轴上的其它零件组成。隔板:汽轮机通汽部分的动:汽轮机采用的轴承有径向支持轴承和推力轴承两种,可以防止转子产生热弯曲,喷嘴,由上下两半组成,边缘和安装在轴孔处的汽封等组成,使汽轮机转动的装置,它由主轴。汽封装置就是为防止蒸汽的外漏和空气的内漏:汽轮机转动部件的组合体成为转子、动叶片。轴承。停机后投盘车。盘车装置。启动前投入盘车,以保证机组停机后随时可以启动,保证蒸汽在汽轮机内部完成能量转换过程
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