反应设备_可编辑.pptVIP

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第九章反应设备;第一节、概述;反应设备是过程工业的核心设备之一

前处理:

进入反应设备后,原料需要经过一系列的预处理,如混合、加热、灭菌等,以达到进入反应器的要求

该过程统称为前处理。

后处理:

反应产物同样需要经过分离、提纯等该过程统称为后处理;二、常见反应器的特点;化学反应器分类

按物料相态:

均相反应器、非均相反应器;

按操作方式:

间歇式、连续式、半连续式

按物料流动状态:

活塞流型、全混流型

按设备结构分:

搅拌釜式、管式、固定床、流化床式;生物反应器分类

按反应器的操作方式:

间歇操作、连续操作、半连续操作式

按输入搅拌器的能量方式:

机械方式输入、气体喷射输入式

根据反应物系在反应器内的流动状态:

活塞流反应器、全混流式

按反应器结构特征:

机械搅拌式、气升式、流化床、固定床式。;机械搅拌式反应器

这种反应器可用于均相反应,也可用于多相反应,可以间歇操作,也可以连续操作。

管式反应器

结构简单,制造方便。用于连续生产,也可用于间歇操作,反应物不返混,可在高温高压下操作。

固定床反应器

三种基本形式:轴向绝热式、径向绝热式、列管式。

缺点是:床层的温度分布不均匀。;固定床反应器简介;;固定床反应器分类

根据换热方式不同,可分为三种基本型式:

①轴向换热式固定床反应器(右图)

结构型式类似于列管式换热器,流体沿轴向自上而下流经床层,床层同外界无热交换

???管内装填催化剂,反应物料自上而下通过床层;

管间为载热体,与管内物料进行换热,以维持所需的温度条件。;②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(右图)或向心流动,床层同外界无热交换

结构简单,造价低廉

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

;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,或催化剂对温度要求不高的反应,或反应系统能承受绝热条件下由反应热效应引起的温度???化的场合;③列管式固定床反应器(如右图)

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。;列管式固定床反应器有时也可称为自热式固定床反应器

特点:

以冷的原料作为载热体,使冷原料本身预热到反应所需的温度

然后进入床层进行反应

使用前提:放热反应,热量大致平衡;固定床反应器的优点:

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:

①传热差,反应放热量很大时,即使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;移动床反应器

固体和流体的停留时间可以在较大范围内改变,固体和流体的运动接近活塞流,返混较少。

流化床反应器

最大优点:传热面积大、传热系数高和传热效果好。

缺点:反应器内物料返混大,离子磨损严重;要有回收和集尘装置;内构件比较复杂;操作要求高等。;流化床反应器简介;流化床反应器;流化床反应器;流化床反应器;分类:

按应用可分为两类:

一类的加工对象主要是固体,如矿石的焙烧,称为固相加工过程;

另一类的加工对象主要是流体,如石油催化裂化、酶反应过程等催化反应过程,称为流体相加工过程;按结构分有两种形式:

①有固体物料连续进料和出料装置,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和出料装置

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;特性:

与固定床反应器相比,流化床反应器的优点是:

①可以实现固体物料的连续输入和输出;

②流体和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和循环操作,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是这一方面的典

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