化学反应器是化工装置的重要设备之一,其设计是否科学、选型是否合理、运行是否安全,直接关系到整套化工装置的安全性和经济效益。
用于进行化学反应的设备称为化学反应器。化工生产中所用的反应器也称为工业反应器。
间歇操作:一次性投料、卸料,反应物系数(浓度、组成等)随时间变化。
连续操作:原料不断加入,产物不断引出,反应器内物系数不随时间变化。
半连续操作:原料和产物只有一种为连续化输入或输出,其余为分批加入或卸出,反应物系数随时间变化。
一个典型的化工生产一般经过原料预处理、化学反应、产物分离等几个阶段,其中化学反应式生产的核心过程,需要化学反应器。
化学反应器按照其结构形式来分,可以分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。
化学反应器按照其结构和功能不同,可适用于不同的化工反应场景。
高度与直径比约为2-3,内部设有搅拌装置和挡板,用于液相单相反应过程和液-液、气-液、气-液-固等多相反应过程,应用最为广泛,磺化、硝化、加氢、烃化、聚合等。
2)管式反应器
环管反应器
管式反应器长度远大于管径,长度甚至可以达到数千米,内部没有任何构件,多用于气相和液相均相反应过程,常见应用如乙二醇制备、聚丙烯、聚乙烯制备等。
3)塔式反应器
简单鼓泡塔反应器
塔式反应器高度远大于直径,内部设有填料、塔板等以提高相互接触面积,用于气-液、液-液等多相反应过程,如鼓泡塔反应器、填料塔反应器等。
4)固定床反应器
单段绝热式固定床反应器
固定床反应器底层内部装有固定不动的固体颗粒,固体颗粒可以是催化剂或是反应物,用于气-固、液-固等多相反应过程,例如乙烯氧化制备环氧乙烷、乙苯脱氢制备苯乙烯等。
5)流化床反应器
流化床反应器
流化床反应器反应过程中,反应器内部有固体颗粒的悬浮和循环运动,提高反应器内液体的混合性能,用于气-固、液-固等多相反应体系,可提高传热效率,常见应用如丙烯氨氧化制备丙烯腈、催化裂化反应等。
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