反应釜,反应釜技术知识,反应釜知识详解

1、  反应釜概述

反应釜（或称反应器）是通过化学反应得到反应产物的设备，或者是为细胞或酶提供适宜的反应环境以达到细胞生长代谢和进行反应的设备。几乎所有的过程装备中，都包含有反应釜，因此如何选用合适的反应器系列，确立*的操作条件和设计合理可靠的反应器，满足日益发展的过程工业的需求具有十分重要的意义。

1.1    反应釜的作用

反应釜的主要作用是提供反应场所，并维持一定的条件，是化学反应的过程按预定的方向进行，得到合格的反应产物。

   一个设计合理、性能良好的反应釜，应能满足如下要求：

1、  应满足化学动力学和传递过程的要求，做到反应速度快、选择性号好、转化率高、目的产品多、副产物少；

2、  应能及时有效的输入或输出热量，维持系统的热量平衡，使反应过程在适宜的温度下进行；

3、  应有足够的机械强度和耐蚀能力，满足反应过程对压力的要求，保证设备经久耐用，生产安全可靠；

4、  应做到制造容易、安装检修方便，操作调解灵活，生产周期长。

1.2    反应釜的分类

反应釜一般可根据用途、操作方式、结构等进行分类。例如：根据用途可把反应釜分为催化裂化反应器、加氢裂化反应器、催化重整反应器、氨合成塔、管式反应炉、氯乙烯聚合釜等。根据操作方式又可把反应釜分为连续式操作反应釜、间歇式操作反应釜和半间歇式操作反应釜等。

zui常见的是按反应釜的结构分类，可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。

1、               釜式反应器  釜式反应器也称搅拌釜式、槽式、锅式反应器。主要由壳体、搅拌器和传热部件等组成。具有投资少、投产快、操作灵活方便等特点。

2、               管式反应器   管式反应器一般是由多根细管串联或并联而构成的一种反应器。其机构特点是反应器的长度和直径之比较大，一般可达50-100.。常用的有直管式、U形管式、旁管式和多管式几种形式。管式反应器的主要特点是反应物浓度和反应速度只与管长有关，而不随时间变化。反应物的反应速度快，在管内的流速高，适用于大型化、连续化得生产过程，生产效率高。

3、               塔式反应器    塔式反应器的高径比介于釜式反应器和管式反应器之间，约为8-30.主要用于汽-液反应，常用的有鼓泡塔、填料塔和板式塔。

鼓泡塔为圆筒体，直径一般不超过3m，底部装有气体分布器，顶部装有气液分离器。在塔体外部或内部可安装各种传热装置或部件。还有一种带升气管式的鼓泡塔，是在塔内装有一根或几根升气管，使塔内液体在升气管内外做循环流动，所以称为气升管式鼓泡塔

   填料塔是在圆筒体塔内装有一定厚度的填料层及液体喷淋、液体再分布及填料支撑等装置。其特点是气液返混少，溶液不易起泡，耐蚀，压降小。

板式塔是在圆筒体塔内装有多层塔板和溢流装置。在各层踏板上维持一定的液体量，气体通过踏板时，汽液相在塔板上进行反应。特点是气液逆向流动接触面大、返混小，传热传质效果好，液相转化率高。

4、 固定床反应器   固定床反应器是指流体通过静止不动的固体物料所形成的床层而进行化学反应的设备，以气固反应的固定床反应器zui常见。固定床反应器根据床层数的多少又可分为单段式和多段式两种类型。单段式一般为高径比不大的圆筒体，在圆筒体下部装有栅板等板件，其上位催化剂床层，均匀的堆置一定厚度的催化剂（能改变化学反应的速度，而其自身的数量和组成在反应前后保持不变的物质）固体颗粒。单端时固定床反应器结构简单、造价便宜，反应器体积利用率高。多段式是在圆筒体反应器内设有多个催化剂床层，在各床层之间可采用多种方式进行反应物料的换热。其特点是便于控制调节反应温度，防止反应温度超出允许范围。

5、  流化床反应器   细小的固体颗粒被运动的流体携带，具有像流体一样能自由流动的性质，此种现象称为固体的流动化。一般，把反应器和在其中呈流态化的固体催化剂颗粒合在一起，称为流化床反应器。

流化床反应器多用于气固反应过程，当原料气通过反应器催化剂床层时，催化剂颗粒受气流作用而悬浮起来呈翻滚沸腾状，原料气在处于流态化的催化剂表面进行化学反应，此时的催化剂床层即为流化床，也称沸腾床。

流化床反应器的形式很多，但一般都由客体、内部构件、固体颗粒装卸设备

圆筒式的床层为圆筒形，结构简单、制造方便，设备容积利用率高，使用较广泛。圆锥式的结构特点是床层横截面从气体分布板向上逐渐扩大，使上升气体的气速逐渐降低，固体颗粒的流态化较好。特别适用于粒径分布不均的催化器和反应时气体体积增大的反应过程。多管式的结构是在大直径圆筒形反应器床层中竖直安装一些内换热管。其特点是气固返混小，床层温度较均匀，转化率高。

反应釜的工作过程

 化工生产时，在反应釜中进行的不仅仅是单纯的化学反应过程，同时还存在着流体流动、物料传热、传质、混合等物理传质过程。在反应釜中，化学反应的激励、步骤和速率是根据化学动力学的规律进行的。如对于气液反应，反应速度于温度和浓度有关外，还与相界面的大小和相间的扩散速度有关。对于气固反应，不论在什么条件下进行，气相组分都必须先扩散到固体催化剂的表面上，再在催化剂表面进行化学反应。化学反应过程是反应釜工作的本质过程。

由于化学反应时原料的种类很多，反应过程也很复杂，对反应产物的要求也各不相同，为满足不同的反应要求，反应釜的结构类型和尺寸大小也多种多样，操作方式和操作条件也各不相同。如间歇操作的反应釜，原料是一次性加入的；而连续式操作的反应釜，原料是连续加入的。不同结构形式和尺寸的反应釜及不同操作条件和方式，必将影响流体的流动状态和物料的传热、传质及混合等传递过程。而传递过程是实现反应过程的必要条件，因此反应釜的工作过程就是以化学动力学为基础的反应过程和以热量传递、质量传递、动量传递为基本内容的传递过程，同时进行，相互作用、相互影响的复杂过程。
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