化工设备 反应器.ppt

化工设备知识讲座（二）------反应器 概 述 反应器：用来进行化学或生物反应的装置。 对反应器的要求 化学反应器的分类 均相反应器：气相， 互溶液相（醋酸和乙醇酯化） 非均相反应器：气液相（乙烯和苯反应） 气固相、液固相 液液相、固固相 气液固三相 按反应器的结构 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 釜式反应器的特征 釜式或槽式反应器都设置搅拌装置。大都用于完全互溶的液相或呈两相的液-液相及液-固相反应物系在间歇状态下操作。 釜式反应器 釜体：由壳体和上、下封头组成，其高与直径之比 一般在1~3之间。在加压操作时，封头多为半球形或 椭圆形；常压操作时，封头可为平盖。为了放料方便， 下底也可做成锥形。 釜式反应器 换热装置 釜式反应器的间歇操作 反应物料按一定配料比一次加入反应器中。在容器内部设置搅拌装置，经过一定的时间，反应达到规定的转化率后，停止反应并将物料排出反应器，完成一个生产周期。 足够强的传热条件。 物料浓度处处相等。 釜式反应器 优点：是操作灵活，适用于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产。 缺点：装料、卸料等辅助操作耗费时间。 釜式反应器 搅拌装置 桨式搅拌器 锚式和框式搅拌器 螺带式搅拌器 Measures of improving effects 釜式反应器 釜式反应器 釜式反应器 优点：适用范围广泛，投资少，投产容易，可以方便 地改变反应内容。 缺点：换热面积小，反应温度不易控制，停留时间不 一致。绝大多数用于有液相参与的反应，如： 液液、液固、气液、气液固反应等。 釜式反应器应用 主要应用于液-液、气-液、液-固反应过程。操作容易控制，产品质量均匀。需要较高转化率时，有需要较大容积。在常压、温度较低且低于物料沸点时，釜式反应器的应用最为普遍。 反应器的组合操作 多个反应器串联操作（反应器大小、类型、操作条件可各不相同） 提高反应深度。 多个反应器并联操作（一般为相同的操作条件、相同的结构尺寸） 增大处理能力。 管式反应器 基本结构 塔式反应器特点及应用 1.填料塔 优点：结构简单 缺点：停留时间短，不能满足慢反应要求 应用： 适用于快速和瞬间反应 要求填料比表面大、空隙率高、耐蚀性强 2.板式塔 优点：无轴向返混，极高的液相转化率 缺点：反应器结构复杂 应用：适用于快速和中速的传质过程控制的化学反应过程 3.喷雾塔 喷雾塔是气膜控制的反应系统，适于瞬间反应过程。塔内中空，特别适用于有污泥、沉淀和生成固体产物的体系。但储液量低，气液两相返混严重。 ４.鼓泡塔：储液量大，适于速度慢和热效应大的反应。液相轴向返混严重，很难达到高的液相转化率，因此常用多级鼓泡塔串联或采用间歇操作方式。 附属装置 １.液体喷淋装置 单管喷洒、莲蓬式喷洒、多孔管喷洒、盘式喷洒 大型塔宜采用多孔管喷淋 盘式喷酒装置的筛孔上保持50~ 200mm高的液层 2.液体再分布装置：倒锥形、波浪形和带升气管的筛孔再分布器，既起支承用，又起再分布作用。 3.气体入口布气结构 ：塔径小于0.5m，进气管做成向下450的切口，以免直接冲刷填料。对大塔，做成喇叭形扩口或多孔管气体分布器。 4.除沫器 ：可采用折流板，丝网除雾器。 5.消泡和防旋板 6.支承板 定义:凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器 气-固相催化反应器占最主要地位。如炼油中的催化重整，异构化，氨合成、天然气转化，乙烯氧化制环氧乙烷，乙苯脱氢制苯乙烯，水煤气生产，氮与电石反应生成石灰氮(CaCN2) 以及许多矿物的焙烧等。 固定床反应器的结构和特点 一、固定床反应器的分类和结构型式 （1）轴向反应器：空心的圆筒体，下部装有栅板，催化剂均匀堆置形成床层；物料进口处气体分布器。 固定床反应器 径向反应器 1. 绝热式反应器 典型例子：乙苯脱氢制苯乙烯。反应靠加入高温水蒸汽来供应的乙苯:水蒸汽=1: 2.6混合后在630℃入床，离床时降到565℃。 水蒸汽的作用是： ① 带入大量的显热 ② 稀释，提高转化率 ③ 清除炭析 多段绝热式固定床反应器 2. 换热式反应器 通常是在管内放催化剂，管间走热载体 列管式反应器优点： ① 传热较好，管内温度较易控制； ② 返混小，选择性较高； ③ 增加管数，便有把握地进行放大； ④ 对于极强的放热反应，还可用同样粒度的惰性物料来稀释催化剂； 适用 原料成本高，副产物价值低以及分离不是十分容易的情况。 固定床反应器的特点 ① 催化剂不易磨损； ② 床层内流体接近