反应设备的使用与维护培训课件

二、反应设备的类型
在炼油、化工生产中，化学反应的种类很多，
操作条件差异很大，物料的聚集状态也各不 相同，使用反应器的种类也是多种多样。 1．根据物料的聚集状态分类 根据物料 的聚集状态可把反应器分为均相和非均相两 种。前者又可分为气相反应器和液相反应器， 反应物料均匀地混合或溶解成为单一的气相 或液相。非均相反应器又可分为气一液、气 一固、液一液、液一固以及气一液一固等五 种，化工生产中应用较多的是气一固和气一 液两种，如乙烯直接氧化制环氧乙烷采用气 一固相反应器，苯烃化制乙苯采用气一液相 反应器。
(3)有足够的机械强度和抗腐蚀能力，
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)制造容易，安装、检修方便，操 作调节灵活，生产周期长。
3．根据操作方法分类
操作方法分为间歇式(或称为分批式)、半间
歇式(或称为半连续式)和连续式三种。 间歇式操作是一次加入反应物料，在一定的 反应条件下，经过一定的反应时间，当达到 所要求的转化率时，取出全部产物的生产过 程。其特点是在反应过程中，反应物和产物 浓度均随时间变化，是不稳定过程。由于存 在着加料、出料和清洗等非生产时间，因而 设备利用率不高，劳动强度大，只适用于小 批量、多品种生产，在染料及制药工业中广 泛采用这种操作。
反学特征分类。同样聚集状态的反 应有着相同的动力学规律，如均相反应 的共同规律和特征是无相界面，反应速 度只与温度和浓度等有关，而非均相反 应的共同规律和特征是有相界面，反应 速度不仅与温度和浓度有关，而且还与 相界面大小和相间扩散速度有关。故以 聚集状态分类可以阐明各种相态反应过 程的动力学规律。
4．根据温度条件和传热方式分类
根据温度条件反应器可分为等温和非等温两
种，根据传热方式又可分为绝热式、外热式 和自热式。由于化学反应对温度变化有相当 大的敏感性，所以传热方式和温度控制是反 应器设计和操作中的重要问题。 对于等温反应器，只需要考虑浓度变化的影 响。但在工业生产中维持等温条件是相当困 难的，因此只适用于热效应不大，或能及时 输入或输出热量能够保证等温条件的反应过 程，其他过程一般采用非等温式反应器，非 等温式反应器因换热方式不同也有不同的型 式。
反应设备的类型很多，其构造和适用条件也
各不相同。一个反应过程在工业生产中究竟 采用哪种类型的反应器，并无严格的规定， 应以满足工艺要求为主，综合考虑各种因素， 以减少能量消耗、增加经济效益为原则而确 定。
第二节
反应器的结构及特点
一、釜式反应器
釜式反应器又称槽型反应器，它是各类反应

反应器的主要作用是提供反应场所，并
维持一定的反应条件，使化学反应过程 按预定的方向进行，得到合格的反应产 物。 一个设计合理、性能良好的反应器，应 能满足如下几方面的要求。 (1)满足化学动力学和传递过程的要求， 做到反应速度快、选择性好、转化率高、 目的产品多、副产物少。 (2)能及时有效地输入或输出热量，维 持系统的热量平衡，使反应过程在适宜 的温度下进行。
一个好的反应设备不仅能够满足这些要
求，而且操作控制方便、具有较大的生 产能力。反应设备内进行的过程不仅具 有化学反应的特征，而且具有传递过程 的特征。只有综合考虑化学反应动力学、 流体的流动、传热和传质等诸多因素， 才能做到反应设备的正确选型、合理设 计、有效使用和最佳控制。本章主 要．介绍反应设备的类型、结构、特点 及操作等内容。
第五章
反应设备的使用与维护
第一节 反应设备的工作过程及类型
一、反应设备的工作过程及作用 炼油、化工生产过程中，在反应器中进行的不仅 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、传质等物理传递过程。化学反应的机理、 步骤和速率是根据化学动力学的规律进行的。如对 于气一液反应，反应速度除与温度和浓度有关外， 还与相界面的大小和相间的扩散速度有关。对于气 一固催化反应，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。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，因而，反应器的结构类型多种多样，尺寸大 小不一，操作方式和操作条件也各不相同。如间歇 式操作的反应器，原料是一次性加入的；而连续式 操作的反应器，原料是连续加入的。不同结构型式 和尺寸的反应器及不同的操作条件和方式，必将影 响流体的流动状态和物料的传热、传质等传递过程。

半间歇操作是指一些物料分批加入、而另一
些物料连续加入的生产过程，或者是一批加 入物料用蒸馏的方法连续移走部分产品的生 产过程。半间歇操作也是一个不稳定过程。 连续操作是连续加入反应物和取出产物，反 应器内温度和浓度均不随时间变化而变化， 是一个稳定过程。连续操作设备利用率高， 产品质量稳定，易于自动控制，适用丁大规 模生产。炼油、化工生产中大多数采用连续 操作。

因此反应器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。
用于完成化学反应的设备称为反应设备(也称
反应器)。 反应设备是炼油、化工生产装置中的关键性 设备。一般情况下，工业上的化学反应是不 可能全部完成的，也不可能只生成一种产物。 但是，人们总是希望尽可能抑制副反应发生， 努力提高目的产物的收率，充分有效地利用 原料，减轻分离设备的负荷，降低生产过程 的能量消耗。
2．根据反应器结构型式分类
根据反应器结构型式的特征，可以分为釜式、 管式、塔式、固定床和流化床反应器等。 釜式、管式反应器大多用于均相反应过程， 塔式、固定床和流化床反应器大多用于非均 相反应过程。 反应器按结构型式分类，其实质是按传递过 程的特性分类。同类结构的反应器内，物料 往往具有相同的流动、混合、传热和传质等 特性，可以用同类传递过程的统一规律加以 描述。