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反应器的基本反应原理反应器是一种用于控制和促进化学反应的装置，用于保持所需的反应条件，使反应物转化成所需的产物。
反应器的基本原理是根据化学反应的动力学原理和热力学原理来设计和操作反应器。
在化学反应中，反应物通过相互碰撞并转化为产物。
反应速率取决于反应物的浓度、温度、压力、触媒等因素。
而反应器的任务就是在所需的反应条件下，使反应物之间的碰撞发生，产生所需的反应。
反应器可分为多种类型，如批量反应器、连续流动反应器、循环反应器等。
不同类型的反应器适用于不同类型的反应，反应的特点和要求也各不相同。
批量反应器是最简单的反应器类型之一。
反应物在批量反应器中仅在起始时给出，反应进行后，产物会积累在反应器中，直到反应完全转化或到达一定的转化率。
这种反应器操作简单，适用于小规模的实验和研究，但产物分离困难，且反应时间较长。
连续流动反应器是另一种常见的反应器类型。
反应物通过反应器以稳定的流量输入，经过一段时间后产物以相同的流量输出。
这种反应器操作连续性好，产物分离较为容易，适用于大规模工业生产，但由于反应时间较短，反应物始终与触媒接触，容易导致触媒中毒和废弃。
循环反应器是一种结合了批量反应器和连续流动反应器特点的反应器。
反应物输入反应器后，在一定时间内进行反应转化，然后反应物停止输入，产物继续在循环反应器中循环，直到反应完全转化。
这种反应器具有较好的控制性能和较高的产物纯度，适用于多相反应和连续生产。
反应器的选择和设计需要考虑多种因素，包括反应物的性质、反应动力学和热力学特性、反应条件、产物的纯度要求、装置的经济性和安全性等。
在设计和操作反应器时，需要保持适当的温度、压力和反应物的浓度，以提高反应速率和转化率，并合理选择和使用触媒，以加速反应过程。
此外，反应器还需要考虑反应热的控制和处理。
某些反应会释放大量热量，如果热量不能有效控制和排出，可能导致反应失控、副反应和产物分解等问题。
因此，反应器通常需要配备冷却装置，以稳定反应温度，并通过热交换器或其他方式将热量排出。
化工设备基础知识1. 引言化工设备是化学工业生产过程中的核心部分，它们扮演着将原料转化成产品的重要角色。
了解化工设备的基础知识对理解化学工业生产过程以及维护和管理化工设备都十分关键。
本文将介绍化工设备的基本概念、常见类型以及其工作原理和应用。
化工设备是指用于进行化学反应、混合物分离、质量传递或能量传递的设备。
它包括了各种容器、管道、反应器、分离器、换热器以及其他配套设备。
化工设备通常由耐腐蚀的材料制成，如不锈钢、玻璃钢和塑料等。
3.1 反应器反应器是进行化学反应的核心设备，可以用于合成新化合物、转化原料或达到其他化学目的。
常见的反应器类型包括：•批量反应器：适用于小规模实验室研究以及小批量生产。
•连续流动反应器：适用于大规模连续生产，具有高效性和稳定性。
•固定床反应器：反应物在固定的催化剂床上进行反应。
•搅拌式反应器：通过搅拌装置将反应物混合并提供充分的反应接触。
3.2 分离器分离器用于将混合物中的组分分离出来。
常见的分离器类型包括：•蒸馏塔：利用不同组分的沸点差异，通过蒸馏将混合物分离成纯组分。
•萃取塔：利用不同组分在溶剂中的溶解度差异，通过溶剂的流动将混合物分离。
•结晶器：通过调节温度和压力，使溶液中的某些组分结晶从而分离出来。
•过滤器：通过过滤设备将固体颗粒从流体中分离出来。
3.3 换热器换热器用于将热能从一个介质传递到另一个介质。
常见的换热器类型包括：•管壳式换热器：具有管束和外壳两部分，通过管道将热能传递给另一个介质。
•板式换热器：由一系列平行的金属板组成，通过板间流动的介质进行热量交换。
•空气冷却器：利用空气对介质进行冷却，常用于冷却剂回收或冷却过程中的热量排放。
4. 化工设备的工作原理和应用化工设备的工作原理和应用与其类型密切相关。
以下是一些常见化工设备的工作原理和应用举例。
4.1 批量反应器的工作原理和应用批量反应器是一种适用于小规模化学反应的设备。
它的工作原理是将反应物加入到反应器中，然后进行反应，最后将产物取出。
反应器结构及工作原理图解小7:这里给大家介绍一下常用得反应器设备,主要有以下类型:①管式反应器。
由长径比较大得空管或填充管构成,可用于实现气相反应与液相反应。
②釜式反应器。
由长径比较小得圆筒形容器构成,常装有机械搅拌或气流搅拌装置,可用于液相单相反应过程与液液相、气液相、气液固相等多相反应过程。
用于气液相反应过程得称为鼓泡搅拌釜（见鼓泡反应器）;用于气液固相反应过程得称为搅拌釜式浆态反应器。
③有固体颗粒床层得反应器。
气体或(与)液体通过固定得或运动得固体颗粒床层以实现多相反应过程,包括固定床反应器、流化床反应器、移动床反应器、涓流床反应器等。
④塔式反应器。
用于实现气液相或液液相反应过程得塔式设备,包括填充塔、板式塔、鼓泡塔等(见彩图)。
一、管式反应器一种呈管状、长径比很大得连续操作反应器。
这种反应器可以很长,如丙烯二聚得反应器管长以公里计。
反应器得结构可以就是单管，也可以就是多管并联；可以就是空管,如管式裂解炉,也可以就是在管内填充颗粒状催化剂得填充管,以进行多相催化反应,如列管式固定床反应器。
通常，反应物流处于湍流状态时,空管得长径比大于50;填充段长与粒径之比大于1０0(气体)或2００(液体),物料得流动可近似地视为平推流。
分类:１、水平管式反应器由无缝钢管与Ｕ形管连接而成。
这种结构易于加工制造与检修。
高压反应管道得连接采用标准槽对焊钢法兰,可承受1６00－１000０kPａ压力。
如用透镜面钢法兰,承受压力可达10000-２00００kPa。
2、立管式反应器立管式反应器被应用于液相氨化反应、液相加氢反应、液相氧化反应等工艺中。
3、盘管式反应器将管式反应器做成盘管得形式,设备紧凑，节省空间。
但检修与清刷管道比较困难。
４、U形管式反应器U形管式反应器得管内设有多孔挡板或搅拌装置,以强化传热与传质过程。
U形管得直径大,物料停留时间增长,可应用于反应速率较慢得反应。
５、多管并联管式反应器多管并联结构得管式反应器一般用于气固相反应,例如气相氯化氢与乙炔在多管并联装有固相催化剂得反应器中反应制氯乙烯,气相氮与氢混合物在多管并联装有固相铁催化剂得反应器中合成氨。
化学反应器设计原理化学反应器是化学工程中最重要的设备之一、它是用于控制化学反应过程的容器，可以使反应物在控制条件下发生反应，从而产生所需的化学物质。
化学反应器设计原理主要包括反应物料选择、反应器类型选择、传热与传质设计和反应条件控制。
一、反应物料选择：反应物料的选择是反应器设计的第一步，不同的反应物料有不同的性质和要求。
在选择反应物料时应考虑以下因素：1.反应物的物理性质：包括物料的密度、粘度、流动性等。
这些性质会影响反应物料在反应器内的传质与传热等过程。
2.反应物的化学性质：包括反应物的反应速率、副反应、热力学性质等。
这些性质会影响反应的选择和控制条件。
3.反应物的安全性：考虑反应物料的毒性、易燃性、易爆性等特性，选择合适的工艺条件和反应器材料以确保操作的安全性。
二、反应器类型选择：反应器的类型选择取决于反应物料的性质、反应条件和反应过程的要求等因素。
常见的反应器类型有：1.批式反应器：适用于实验室规模和小规模生产的反应。
反应过程中，反应物料被充分混合，并在一段时间内进行反应，然后将产物取出。
2.连续流动反应器：适用于大规模流程化生产。
反应物料连续地通过反应器，在反应器内发生反应，并从反应器中连续地取出产物。
3.纳米级反应器：用于微观尺度的反应，可以加速反应速率和提高产物纯度。
主要包括微流控反应器、微型化学反应器等。
4.搅拌反应器：通过搅拌装置将反应物料充分混合，并提供传热与传质条件。
5.固定床反应器：反应物料在固定床上进行反应，常用于涉及催化剂的反应。
三、传热与传质设计：传热与传质是反应过程中的重要环节，对反应物料的传热与传质效果的设计往往能够影响反应速率和产物的纯度。
在反应器设计中，通常需要考虑以下因素：1.流体流动方式：包括湍流和层流，选择合适的流动方式可以最大限度地提高传热与传质效果。
2.传热介质：选择合适的传热介质，如冷却水、蒸汽等，以提供适当的温度条件。
3.反应器结构：设计合理的反应器结构，如管式反应器、筒式反应器等，以提高传热与传质效果。
连续反应器名词解释
连续反应器是化学工程中常用的一种反应器类型，它是指在反应过程中，原料
连续地进入反应器，而产物连续地从反应器中流出，从而实现持续的反应过程。
连续反应器通常由一个或多个连续运行的反应器组成，可以是管式反应器、搅
拌槽反应器、固定床反应器等。
连续反应器的主要特点是稳定性和持续性。
由于反应物和产物的连续流动，反
应条件可以更好地控制，从而提高反应的稳定性。
此外，连续反应器可以实现
高产率和高选择性，因为反应物可以在反应器中停留的时间相对较长，有更多
的机会进行反应。
举个例子，一个常见的连续反应器是管式流动反应器。
在这种反应器中，反应
物通过管道连续地流入反应器，反应发生在管道内部，产物则连续地从另一端
流出。
这种反应器常用于液相反应，如合成有机化合物或进行催化反应。
通过
控制反应物的流速和反应温度，可以实现不同的反应条件，从而得到所需的产物。
反应器结构及工作原理图解小7：这里给大家介绍一下常用的反应器设备，主要有以下类型：①管式反应器。
由长径比较大的空管或填充管构成，可用于实现气相反应和液相反应。
②釜式反应器。
由长径比较小的圆筒形容器构成，常装有机械搅拌或气流搅拌装置，可用于液相单相反应过程和液液相、气液相、气液固相等多相反应过程。
用于气液相反应过程的称为鼓泡搅拌釜（见鼓泡反应器）；用于气液固相反应过程的称为搅拌釜式浆态反应器。
③有固体颗粒床层的反应器。
气体或(和)液体通过固定的或运动的固体颗粒床层以实现多相反应过程，包括固定床反应器、流化床反应器、移动床反应器、涓流床反应器等。
④塔式反应器。
用于实现气液相或液液相反应过程的塔式设备，包括填充塔、板式塔、鼓泡塔等（见彩图）。
一、管式反应器一种呈管状、长径比很大的连续操作反应器。
这种反应器可以很长，如丙烯二聚的反应器管长以公里计。
反应器的结构可以是单管，也可以是多管并联；可以是空管，如管式裂解炉，也可以是在管内填充颗粒状催化剂的填充管，以进行多相催化反应，如列管式固定床反应器。
通常，反应物流处于湍流状态时，空管的长径比大于50；填充段长与粒径之比大于100(气体)或200（液体），物料的流动可近似地视为平推流。
分类：1、水平管式反应器由无缝钢管与U 形管连接而成。
这种结构易于加工制造和检修。
高压反应管道的连接采用标准槽对焊钢法兰，可承受1600-10000kPa 压力。
如用透镜面钢法兰，承受压力可达10000-20000kPa 。
2、立管式反应器立管式反应器被应用于液相氨化反应、液相加氢反应、液相氧化反应等工艺中。
3、盘管式反应器将管式反应器做成盘管的形式，设备紧凑，节省空间。
但检修和清刷管道比较困难。
4、U形管式反应器U形管式反应器的管内设有多孔挡板或搅拌装置，以强化传热与传质过程。
U形管的直径大，物料停留时间增长，可应用于反应速率较慢的反应。
5、多管并联管式反应器多管并联结构的管式反应器一般用于气固相反应，例如气相氯化氢和乙炔在多管并联装有固相催化剂的反应器中反应制氯乙烯，气相氮和氢混合物在多管并联装有固相铁催化剂的反应器中合成氨。
反应装置1. 简介反应装置是用于进行化学反应的设备，它提供了一个控制反应过程的环境，包括温度、压力、混合度等因素。
反应装置主要由反应器、加热装置、冷却装置、搅拌装置和控制系统等组成。
2. 反应器反应器是反应装置的核心组成部分，它是进行化学反应的容器。
根据反应的需求，反应器可以分为多种类型，如批量反应器、连续反应器和半批量反应器等。
常见的反应器类型包括：•批量反应器：批量反应器是将反应物加入反应器中，控制温度、压力和反应时间等因素进行反应的装置。
它适用于小规模的实验和生产过程。
•连续反应器：连续反应器是在反应过程中连续地添加反应物和去除产物的装置。
它适用于大规模的生产工艺，能够持续地进行反应，提高生产效率。
•半批量反应器：半批量反应器是将部分反应物固定在反应器中，然后连续地添加其他反应物的装置。
它适用于某些需要固定反应物的反应过程。
3. 加热装置加热装置是反应装置中的一个重要组成部分，它提供所需的温度条件，使反应物能够快速发生化学反应。
加热装置可以使用不同的能量源，如电加热、火焰加热和外部热源等。
常见的加热装置有：•电加热：利用电能产生热量进行加热，通过控制电流和电压等参数来达到所需的温度条件。
•火焰加热：通过燃烧燃料产生火焰进行加热。
常见的火焰加热装置有燃气灯和酒精灯等。
•外部热源：使用外部的热源，如蒸汽或其他加热介质，将热量传递给反应器进行加热。
4. 冷却装置冷却装置是为了控制反应过程中的温度，防止反应物过热或失控。
冷却装置能够通过吸取反应器中的热量，将其散发到周围环境中，以保持反应物的稳定。
常见的冷却装置有：•冷却水循环系统：通过水循环的方式，将冷却水流经反应器的外壁或内部冷却管，以吸收热量实现冷却。
•冷凝器：将反应物的蒸汽通过冷凝作用转变为液体，从而释放出大量热量。
•气体冷却器：将反应物中的气体通过与冷却介质的接触，实现冷却。
5. 搅拌装置搅拌装置是为了保持反应物的均匀混合，在反应过程中提供足够的接触面积，以促进反应的进行。
第1篇摘要：反应器选型是化工过程设计中至关重要的环节，对整个工艺过程的稳定性和经济效益有着重要影响。
本文通过总结反应器选型教学实践，对反应器选型的重要性、选型原则、常用反应器类型及选型方法进行了详细阐述，旨在为化工专业学生提供有益的参考。
一、引言反应器是化工生产中必不可少的设备，其选型直接关系到整个工艺过程的稳定性和经济效益。
随着我国化工产业的快速发展，对反应器选型教学提出了更高的要求。
本文通过对反应器选型教学实践的总结，旨在提高学生对反应器选型的认识，为化工生产提供有力保障。
二、反应器选型的重要性1. 确保工艺过程的稳定性：反应器选型不当会导致反应过程失控，甚至引发安全事故。
因此，合理选型是保证工艺过程稳定性的关键。
2. 提高经济效益：合理的反应器选型可以降低能耗、减少设备投资，从而提高整个工艺过程的经济效益。
3. 促进化工产业发展：反应器选型直接关系到化工产品的质量和产量，对化工产业的可持续发展具有重要意义。
三、反应器选型原则1. 符合工艺要求：反应器选型应满足工艺过程中的反应条件、物料性质和反应速率等要求。
2. 确保安全可靠：反应器选型应充分考虑设备的耐腐蚀性、密封性、强度等安全因素。
3. 经济合理：在满足工艺要求和安全的前提下，选择投资成本和运行成本较低的设备。
4. 便于操作和维护：反应器选型应考虑操作人员的技能水平和设备维护的便利性。
四、常用反应器类型及选型方法1. 常用反应器类型（1）间歇式反应器：适用于小批量、多品种的生产，如间歇反应釜。
（2）连续式反应器：适用于大批量、连续生产，如管式反应器、固定床反应器等。
（3）半连续式反应器：介于间歇式和连续式反应器之间，如填料塔、搅拌槽等。
2. 选型方法（1）经验法：根据相似工艺的设备选型经验，结合实际工艺要求进行选型。
（2）计算法：根据反应动力学、物料平衡、热力学等原理，计算反应器尺寸和操作参数。
（3）模拟法：利用计算机模拟技术，对反应器进行模拟计算和优化设计。
生化反应工程知识点总结在生化反应工程的研究和应用中涉及到很多的基本理论和关键技术，下面我将对生化反应工程中的一些重要知识点进行总结和归纳。
一、生物反应器的基本类型和特点生化反应工程中，生物反应器是进行生化反应的主要装置。
根据不同的反应过程和要求，生物反应器可以分为多种类型，主要包括批式反应器、连续流动反应器、循环反应器、固定床反应器等。
不同类型的生物反应器具有不同的特点和适用范围，选择合适的反应器对于生化反应的控制和优化具有至关重要的意义。
1.批式反应器批式反应器是将反应物一次性加入反应器中，允许反应物在反应过程中发生变化，反应结束后，将产物从反应器中分离。
批式反应器的优点是操作简单，易于控制，适用于小规模的试验和研究。
但是其生产效率比较低，不适用于大规模工业生产。
2.连续流动反应器连续流动反应器是在反应过程中不间断地加入新的反应物，产物和反应物同时流出反应器。
连续流动反应器可以保持反应物的浓度和温度等参数稳定，有利于提高生产效率，适用于大规模的工业生产。
3.循环反应器循环反应器是在反应过程中将反应液不断地循环通过反应器，通过控制循环速度和时间来控制反应过程。
循环反应器可以有效地提高反应效率，适用于某些需要密闭反应环境的反应。
4.固定床反应器固定床反应器是将固定在反应器中的生物体用于反应，可以有效地控制生物体的生长和代谢过程。
固定床反应器适用于某些需要生物体来完成反应的场合。
以上几种生物反应器的类型具有各自的特点和适用范围，在实际的生化反应工程中，需要根据具体的反应过程和要求来选择合适的反应器类型。
二、微生物的选择和改良在生化反应工程中，微生物是一种重要的生物反应体，用于完成生化反应过程。
根据反应的要求，选择合适的微生物对于反应的效率和产品的质量有着重要的影响。
1.微生物的选择在选择微生物时，需要考虑到微生物的代谢活性、生长速度、产物生成能力和对环境的适应能力等方面的因素。
在不同的反应条件下，不同的微生物可能会表现出不同的特性，需要根据具体的反应过程来选择合适的微生物。
厌氧反应器设备参数厌氧反应器的设备参数包括反应器类型、反应器容积、进水量、HRT （Hydraulic Retention Time）、SRT（Solid Retention Time）、温度、pH值、进水COD浓度、厌氧菌的菌群结构等。
1.反应器类型：常见的厌氧反应器类型包括厌氧喷射式反应器、UASB（Upflow Anaerobic Sludge Blanket）反应器、厌氧滤池反应器、CSTR （Continuous Stirred-Tank Reactor）反应器等。
不同类型的反应器具有不同的结构和工作原理，适用于不同的处理需求。
2.反应器容积：反应器容积是指反应器内部的有效体积，通常以立方米（m³）为单位。
反应器容积的大小影响着反应器的处理能力和处理效果。
较大的反应器容积通常具有更高的处理能力。
3.进水量：进水量是指每单位时间内进入反应器的废水或废物的数量，通常以立方米/小时（m³/h）为单位。
进水量的大小与废水生成量和处理需求有关。
4.HRT：HRT是指废水在反应器内停留的平均时间，通常以小时（h）为单位。
HRT的选择要考虑到废水中有机物的降解速率和厌氧反应的需求，通常在设计时会根据经验值进行选择。
5.SRT：SRT是指厌氧反应器中污泥（含有厌氧菌的生物团）的停留时间，通常以天（d）为单位。
SRT的选择要考虑到厌氧菌的代谢和生长速率，以维持一个相对稳定的菌群结构。
6.温度：温度是反应器运行的一个重要参数，不同的厌氧反应器适宜的运行温度也会有所不同。
一般来说，厌氧反应器的运行温度要在30-40℃之间，不同厌氧菌株的最适生长温度也会有所不同。
7.pH值：pH值是指反应器中废水或污泥的酸碱程度，对厌氧菌的生长和代谢也有重要影响。
一般来说，厌氧反应器的运行pH值要在6.5-8.5之间，过高或过低都会对反应器的效果产生不利影响。
8.进水COD浓度：COD（化学需氧量）是指废水中有机物质被氧化所需的化学氧化剂的总量，是评价废水污染程度的重要指标。
生物反应器原理生物反应器是一种用于生物过程的设备，它能够提供适宜的环境条件，使生物体能够进行繁殖、生长、代谢和产生有用产物等活动。
生物反应器原理是指通过控制和优化反应器内的环境参数，以实现最佳生物反应过程的基本理论和方法。
一、生物反应器的基本构成和工作原理生物反应器由反应器本体、控制系统以及传感器组成。
反应器本体通常由容器、进出料口、搅拌装置、温度调节装置和通气系统等组件组成。
控制系统是用来监测和调整反应器内的温度、压力、酸碱度和营养物浓度等参数，以保持反应器内的环境稳定。
传感器用于实时监测和传输反应器内的各种参数数据。
生物反应器的工作原理是通过提供适宜的温度、pH值、溶解氧以及养分等条件，使微生物或细胞在反应器中进行代谢和生长，从而实现有机物的生物转化或产物的生物合成。
在反应器内，微生物或细胞与底物进行接触、酶促反应或代谢反应，并在适当的环境和资源供给下完成所需的生物过程。
二、典型的生物反应器类型1. 批量型生物反应器批量型生物反应器是最简单的反应器类型，它在反应开始时一次性放入所有的反应物，反应过程没有进料或排放。
它适用于小规模实验室研究和部分生物制药工艺。
2. 连续型生物反应器连续型生物反应器是将底物连续地输送到反应器中，同时将产物连续地排放出来。
它有稳定的温度、pH值和营养物浓度等产出，适用于大规模生产。
3. 循环型生物反应器循环型生物反应器是将反应物和生物体连续地循环，使反应物始终与生物体接触。
这种反应器能够获得更高的产物含量，并减少废物的排放。
4. 固定化生物反应器固定化生物反应器是将微生物或细胞固定在固体载体上，用来提高微生物或细胞的稳定性、降低操作成本和提高产物纯度。
三、生物反应器的参数控制和优化生物反应器的参数控制包括温度控制、pH值控制、氧气供应控制和营养物浓度控制等。
温度控制是生物反应器中最重要的参数之一，适宜的温度有利于微生物或细胞的生长和代谢。
pH值控制是确保反应器内酸碱度稳定的关键，不同微生物或细胞对pH值有不同的要求。
反应器类型
管式反应器、固定床,流化床
1、管式反应器
一种呈管状、长径比很大的连续操作反应器。
这种反应器可以很长,如丙烯二聚的反应器管长以公里计。
反应器的结构可以就是单管,也可以就是多管并联;可以就是空管,如管式裂解炉,也可以就是在管内填充颗粒状催化剂的填充管,以进行多相催化反应,如列管式固定床反应器。
通常,反应物流处于湍流状态时,空管的长径比大于50;填充段长与粒径之比大于100(气体)或200(液体),物料的流动可近似地视为平推流(见流动模型)(见彩图)。
管式反应器返混小,因而容积效率(单位容积生产能力)高,对要求转化率较高或有串联副反应的场合尤为适用。
此外,管式反应器可实现分段温度控制。
其主要缺点就是,反应速率很低时所需管道过长,工业上不易实现。
管式反应器与釜式反应器还就是有差异的,至于就是否可以换回还要瞧您的反应的工艺要求与反应过程如何,一般的说,管式反应器属于平推流反应器,釜式反应器属于全混流反应器,您的反应过程对平推流与全混流的反应有无具体的要求？管式反应器的停留时间一般要短一些,而釜式反应器的停留时间一般要长一些,从移走反应热来说,管式反应器要难一些,而釜式反应器容易一些,可以在釜外设夹套或釜内设盘管解决,您的这种情况,能否可以考虑管式加釜的混合反应进行,即釜式反应器底部出口物料通过外循环进入管式反应器再返回到釜式反应器,可以在管式反应器后设置外循环冷却器来控制温度,反应原料从管式反应器的进口或外循环泵的进口进入,反应完成后的物料从釜式反应器的上部溢流出来,这样两种反应器都用了进去。
2、固定床反应器
又称填充床反应器,装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。
固体物通常呈颗粒状,粒径2～15mm左右,堆积成一定高度(或厚度)的床层。
床层静止不动,流体通过床层进行反应。
它与流化床反应器及移动床反应器的区别在于固体颗粒处于静止状态。
固定床反应器主要用于实现气固相催化反应,如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器、烃类蒸汽转化炉等。
用于气固相或液固相非催化反应时,床层则填装固体反应物。
涓流床反应器也可归属于固定床反应器,气、液相并流向下通过床层,呈气液固相接触。
固定床反应器有三种基本形式:①轴向绝热式固定床反应器(图1)。
流体沿轴向自上而下流经床层,床层同外界无热交换。
②径向绝热式固定床反应器。
流体沿径向流过床层,可采用离心流动或向心流动,床层同外界无热交换。
径向反应器与轴向反应器相比,流体流动的距离较短,流道截面积较大,流体的压力降较小。
但径向反应器的结构较轴向反应器复杂。
以上两种形式都属绝热反应器,适用于反应热效应不大,或反应系统能承受绝热条件下由反应热效应引起的温度变化的场合。
③列管式固定床反应器由多根反应管并联构成。
管内或管间置催化剂,载热体流经管间或管内进行加热或冷却,管径通常在25～50mm之间,管数可多达上万根。
列管式固定床反应器适用于反应热效应较大的反应。
此外,尚有由上述基本形式串联组合而成的反应器,称为多级固定床反应器。
例如:当反应热效应大或需分段控制温度时,可将多个绝热反应器串联成多级绝热式固定床反应器,反应器之间设换热器或补充物料以调节温度,以便在接近于最佳温度条件下操作。
特点
固定床反应器的优点就是:①返混小,流体同催化剂可进行有效接触,当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。
②催化剂机械损耗小。
③结构简单。
固定床反应器的缺点就是:①传热差,反应放热量很大时,即使就是列管式反应器也可能出现飞温(反应温度失去控制,急剧上升,超过允许范围)。
②操作过程中催化剂不能更换,催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用,常代之以流化床反应器或移动床反应器。
固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状,网状催化剂早已应用于工业上。
目前,蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。
3、流化床反应器
流化床反应器就是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态,并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器。
在用于气固系统时,又称沸腾床反
应器。
流化床反应器在现代工业中的早期应用为20世纪20年代出现的粉煤气化的温克勒炉(见煤气化炉);但现代流化反应技术的开拓,就是以40年代石油催化裂化为代表的。
目前,流化床反应器已在化工、石油、冶金、核工业等部门得到广泛应用。
流化床反应器的结构有两种形式:①有固体物料连续进料与出料装置,用于固相加工过程或催化剂迅速失活的流体相加工过程。
例如催化裂化过程,催化剂在几分钟内即显著失活,须用上述装置不断予以分离后进行再生。
②无固体物料连续进料与出料装置,用于固体颗粒性状在相当长时间(如半年或一年)内,不发生明显变化的反应过程。
与固定床反应器相比,流化床反应器的优点就是:①可以实现固体物料的连续输入与输出;②流体与颗粒的运动使床层具有良好的传热性能,床层内部温度均匀,而且易于控制,特别适用于强放热反应;③便于进行催化剂的连续再生与循环操作,适于催化剂失活速率高的过程的进行,石油馏分催化流化床裂化的迅速发展就就是这一方面的典型例子。
然而,由于流态化技术的固有特性以及流化过程影响因素的多样性,对于反应器来说,流化床又存在粉明显的局限性:①由于固体颗粒与气泡在连续流动过程中的剧烈循环与搅动,无论气相或固相都存在着相当广的停留时间分布,导致不适当的产品分布,阵低了目的产物的收率;②反应物以气泡形式通过床层,减少了气-固相之间的接触机会,降低了反应转化率;③由于固体催化剂在流动过程中的剧烈撞击与摩擦,使催化剂加速粉化,加上床层顶部气泡的爆裂与高速运动、大量细粒催化剂的带出,造成明显的催化剂流失;④床层内的复杂流体力学、传递现象,使过程处于非定常条件下,难以揭示其统一的规律,也难以脱离经验放大、经验操作。
近年来,细颗粒与高气速的湍流流化床及高速流化床均已有工业应用。
在气速高于颗粒夹带速度的条件下,通过固体的循环以维持床层,由于强化了气固两相间的接触,特别有利于相际传质阻力居重要地位的情况。
但另一方面由于大量的固体颗粒被气体夹带而出,需要进行分离并再循环返回床层,因此,对气固分离的要求也就很高了。
(见流态化、流态化设备)。
