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反应设备_反应设备的分类与特点

反应设备是发生化学反应或生物质变化等过程的场所,是流程性材料产品生产中的核心设备。应器。

反应设备是发生化学反应或生物质变化等过程的场所,是流程性材料产品生产中的核心设备。

广泛应用于化工、炼油、冶金、轻工等工业部门。一般可按用途、操作方式、结构型式等进行分类。

最常见的是按结构型式分类,可分为机械搅拌式反应器,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,移动床反应器,电极式反应器和微反应器。 

反应设备

机械搅拌式反应设备:

机械搅拌式反应器可以用于均相反应,也可用于多相(液-液,气-液,液-固)反应,可以间歇操作,也可以连续操作。

可在常压,加压,真空下生产操作,可控制范围大。同时在生产结束后,出料容易,反应器清洗方便,机械设计也已经成熟,因此用途十分广泛。

搅拌反应器主要由搅拌容器和搅拌机两大部分组成,搅拌容器包括筒体,换热元件及内构件。搅拌器,搅拌轴及密封装置,传动装置等统称为搅拌机。

 

釜式反应器:釜式反应器www.okcis.cn/shebeizb-fanyingfu/也称槽式、锅式反应器。

特点:反应器中物料浓度和温度处处相等,并且等于反应器出口物料的浓度和温度。

物料质点在反应器内停留时间有长有短,存在不同停留时间物料的混合,即返混程度最大。

反应器内物料所有参数,如浓度、温度等都不随时间变化,从而不存在时间这个自变量。

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。

管式反应器:

管式反应器主要用于气相、液相、气—液相连续反应过程,由单根(直管或盘管)连续或多根平行排列的管子组成,一般设有套管或壳管式换热装置。 其结构简单,制造方便。

特点 :

(1)由于反应物的分子在反应器内停留时间相等,所以在反应器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间而变化,只随管长变化。

(2)管式反应器具有容积小、比表面大、单位容积的传热面积大,特别适用于热效应较大的反应。

(3)由于反应物在管式反应器中反应速度快、流速快,所以它的生产能力高。

(4)管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。

(5)和釜式反应器相比较,其返混较小,在流速较低的情况下,其管内流体流型接近与理想流体。

(6)管式反应器既适用于液相反应,又适用于气相反应。用于加压反应尤为合适。

反应设备

 

塔式反应器:塔式反应器广泛用于两种流体相,如气液相反应和液液反应等过程。

特点:一般高度为直径的数倍乃至十余倍,塔内设有增加两相接触的构件。常见的有填料塔,板式塔,鼓泡塔,喷雾塔等。

填料塔 结构简单,耐腐蚀,适用于快速和瞬间反应过程,轴向返混可忽略。能获得较大的液相转化率。

板式塔适于快速和中速反应过程。具有逐板操作的特点,各板上维持相当的液量、以进行气液相反应。

由于采用多板,可将轴向返混降到最低,并可采用最小的液流速率进行操作,从而获得极高的液相转化率。

气液剧烈接触,气液相界面传质和传热系数大,是强化传质过程的塔型,因此适用于传质过程控制的化学反应过程。

鼓泡塔储液量大,适于速度慢和热效应大的反应。掖相袖向返混严重,连续操作型反应速率明显下降。

在单一反应器中,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。

固定床反应器:

固定床板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最常见。

固定床反应器有三种常见的形式:轴向绝热式,径向绝热式,列管式。

特点:结构简单,操作稳定,便于控制,易实现大型化和连续化生产,是现代化工厂和反应中应用很广泛的反应器。其缺点是床层温度分布不均匀。

 

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。

不同结构形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。

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。

 

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