1化学反应器详解.ppt

化学反应器 概述 典型的化工生产过程可以简化为： 对反应器的要求 一、化学反应器的分类 均相反应器：气相（石油气裂解）、 互溶液相（醋酸和乙醇的酯化反应） 非均相反应器：气液相（乙烯和苯反应生成乙苯） 气固相、液固相 液液相、固固相 气液固三相 按操作方式，反应器可分为间歇式、半间歇式（半连续式）、连续式。 （1）间歇式又叫批量式，一般都是在釜式反应器中进行。其操作特点是将反应物料一次加入到反应器中，按一定条件进行反应，反应期间不加入或取出物料，当反应物达到所要求的转化率时停止反应，将物料一次全部放出，进行后续处理，清洗反应器进行下一批生产。 此类反应器适用于小批量，多品种以及反应速率慢，不适宜采用连续操作的场合，在制药、染料和聚合物生产中应用广泛。 间歇式反应器操作简单，更换产品灵活，但体力劳动量较大，进料、出料等辅助时间长，设备利用率低；反应条件随时间改变，不易自动控制。 3、按温度条件分类 按反应器内温度是否相等、恒定分类： 反应器可分为等温（恒温）反应器、不等温（非恒温）反应器。 4、按反应器的结构 釜式（槽式）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 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，上、下封头多为半球形或 椭圆形；而在常压操作时，上、下封头可 做为平盖，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 搅拌装置 釜式反应器 釜式反应器 釜式反应器 釜式反应器 特点 适用范围广泛，投资少，投产容易，可以方便 地改变 反应内容。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 釜式反应器主要应用于液-液均相反应过程，在气-液、液-液非均相反应过程也有应用，操作时温度、浓度容易控制，产品质量均一。在化工生产中，既可适用于间歇操作过程，又可用于连续操作过程；可单釜操作，也可多釜串联使用；但若应用在需要较高转化率的工艺要求时，有需要较大容积的缺点。通常在操作条件比较缓和的情况下，如常压、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  单个反应器串联操作（反应器大小、类型、操作条件可各不相同） 提高反应深度。 单个反应器并联操作（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 固定床、流化床、气流床 以固体为催化剂进行气固相催化反应的反应器，固体颗粒大小不同、气体流速不同，所以固体催化剂在反应过程中的状态不同，颗粒固定不动的为固定床反应器，边反应边整体移动位置的为移动床反应器，固体颗粒像流体一样上下翻腾的为流化床反应器。 固定床、流化床、气流床 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. 其中尤以用气态的反应物料通过由固体催化剂所构成的床层进行反应的气-固相催化反应器占最主要的地位。如炼油工业中的催化重整，异构化，基本化学工业中的氨合成、天然气转化，石油化工中的乙烯氧化制环氧乙烷、乙苯脱氢制苯乙烯等等。此外还有不少非催化的气—固相反应，如水煤气的生产，氮与电石反应生成石灰氮(CaCN2) 以及许多矿物的焙烧等，也都采用固定床反应器。 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 轴向反应器一般为空心的圆筒体，在器内下部装有栅板，催化剂均匀堆置其上形成床层；物料进口处有保证气流均匀分布的气体分布器，预热到一定温度的反应气体自上而下通过床层进行反应。 固定床反应器 径向反应器 1. 绝热式反应器 右图是绝热式轴向反应器的示意图。它的结构简单，催化剂均匀堆置于床内，床内没有换热装置，预热到一定温度的反应物料流过床层进行反应就可以了。 多段绝热式固定床反应器 2. 换热式反应器 对外换热式反应器以列管式为多。通常是在管内放催化剂，管间走热载体( 在用高压水或用高压蒸汽作热载体时，则把催化剂放在管间，而使管内走高压流体)。 固定床反应器 对 外 换 热 式 固 定 床 反 应