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反应设备的类型

在化工生产中，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。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

化床反应器等。

1.管式反应器

简介：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

特征：管式反应器是由多根细管串联或并联而构成的一种反应器，通常管式反应器的长度

和直径之比大于50-100.。管式反应器在实际应用中，多数采用连续操作，少数采用半连续

操作，使用间隙操作的极为罕见。管式反应器有以下几个特点：

（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。

应用：由于管式反应器能承受较高的压力，故用于加压反应尤为合适，例如油脂或脂肪酸

加氢生产高碳醇、裂解反应用的管式炉便是管式反应器。随着化工生产越来越趋于大型化、

连续化、自动化，连续操作的管式反应器在生产中使用越来越多，某些传统上一直使用间歇

搅拌釜的高分子聚合反应，目前也开始改用连续操作的管式反应器。

优缺点：此种反应器具有容积小、比表面大、返混少、反应混合物连续性变化、易于控制

等优点。但若反应速度较慢时，则有所需管子长、压降较大等不足。

管式反应器的长径比较大，与釜式反应器相比在结构上差异较大，有直管式、盘管式、

多管式等，如图7-1所示。

图7—1管式反应器结构示意图

2.塔式反应器

简介：(1)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。由于气相流动压降小，降低了操作费用，特别适宜于低压和介质

具腐蚀性的操作。但液体在填料床层中停留时间短，不能满足慢反应的要求，且存在壁流和

液体分布不均等问题，其生产能力低于板式塔。

填料塔要求填料比表面大、空隙率高、耐蚀性强及强度和润湿等性能优良。常用的填料

有拉西环、鲍尔环、矩鞍等，材质有陶瓷、不锈钢、石墨和塑料。

(2)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。板间可设置传热构件，以移出

和移入热量。但反应器结构复杂，气相流动压降大，且塔板需用耐腐蚀性材料制作，因此大

多用于加压操作过程。

(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，液相传质系数小，且雾滴在气流中的

浮动和气流沟流存在。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。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

最常用的是鼓泡塔式反应器，如图7-2所示。

图7-2鼓泡塔反应器结构示意图

1—分布格板；2—夹套；3—气体分布器；4—塔体；5—挡板；

6—塔外换热器；7—液体捕集器；8—扩大段

特点及应用：储液量大，适于速度慢和热效应大的反应。液相轴向返混