反應釜,反應釜技術知識,反應釜知識詳解
1、 反應釜概述
反應釜（或稱反應器）是通過化學反應得到反應產(chǎn)物的設備，或者是為細胞或酶提供適宜的反應環(huán)境以達到細胞生長代謝和進行反應的設備。幾乎所有的過程裝備中，都包含有反應釜，因此如何選用合適的反應器系列，確立*的操作條件和設計合理可靠的反應器，滿足日益發(fā)展的過程工業(yè)的需求具有十分重要的意義。
1.1 反應釜的作用
反應釜的主要作用是提供反應場所，并維持一定的條件，是化學反應的過程按預定的方向進行，得到合格的反應產(chǎn)物。
一個設計合理、性能良好的反應釜，應能滿足如下要求：
1、 應滿足化學動力學和傳遞過程的要求，做到反應速度快、選擇性號好、轉(zhuǎn)化率高、目的產(chǎn)品多、副產(chǎn)物少；
2、 應能及時有效的輸入或輸出熱量，維持系統(tǒng)的熱量平衡，使反應過程在適宜的溫度下進行；
3、 應有足夠的機械強度和耐蝕能力，滿足反應過程對壓力的要求，保證設備經(jīng)久耐用，生產(chǎn)安全可靠；
4、 應做到制造容易、安裝檢修方便，操作調(diào)解靈活，生產(chǎn)周期長。
1.2 反應釜的分類
反應釜一般可根據(jù)用途、操作方式、結(jié)構(gòu)等進行分類。例如：根據(jù)用途可把反應釜分為催化裂化反應器、加氫裂化反應器、催化重整反應器、氨合成塔、管式反應爐、氯乙烯聚合釜等。根據(jù)操作方式又可把反應釜分為連續(xù)式操作反應釜、間歇式操作反應釜和半間歇式操作反應釜等。
zui常見的是按反應釜的結(jié)構(gòu)分類，可分為釜式反應器、管式反應器、塔式反應器、固定床反應器、流化床反應器等。
1、 釜式反應器 釜式反應器也稱攪拌釜式、槽式、鍋式反應器。主要由殼體、攪拌器和傳熱部件等組成。具有投資少、投產(chǎn)快、操作靈活方便等特點。
2、 管式反應器 管式反應器一般是由多根細管串聯(lián)或并聯(lián)而構(gòu)成的一種反應器。其機構(gòu)特點是反應器的長度和直徑之比較大，一般可達50-100.。常用的有直管式、U形管式、旁管式和多管式幾種形式。管式反應器的主要特點是反應物濃度和反應速度只與管長有關，而不隨時間變化。反應物的反應速度快，在管內(nèi)的流速高，適用于大型化、連續(xù)化得生產(chǎn)過程，生產(chǎn)效率高。
3、 塔式反應器 塔式反應器的高徑比介于釜式反應器和管式反應器之間，約為8-30.主要用于汽-液反應，常用的有鼓泡塔、填料塔和板式塔。
鼓泡塔為圓筒體，直徑一般不超過3m，底部裝有氣體分布器，頂部裝有氣液分離器。在塔體外部或內(nèi)部可安裝各種傳熱裝置或部件。還有一種帶升氣管式的鼓泡塔，是在塔內(nèi)裝有一根或幾根升氣管，使塔內(nèi)液體在升氣管內(nèi)外做循環(huán)流動，所以稱為氣升管式鼓泡塔
填料塔是在圓筒體塔內(nèi)裝有一定厚度的填料層及液體噴淋、液體再分布及填料支撐等裝置。其特點是氣液返混少，溶液不易起泡，耐蝕，壓降小。
板式塔是在圓筒體塔內(nèi)裝有多層塔板和溢流裝置。在各層踏板上維持一定的液體量，氣體通過踏板時，汽液相在塔板上進行反應。特點是氣液逆向流動接觸面大、返混小，傳熱傳質(zhì)效果好，液相轉(zhuǎn)化率高。
4、 固定床反應器 固定床反應器是指流體通過靜止不動的固體物料所形成的床層而進行化學反應的設備，以氣固反應的固定床反應器zui常見。固定床反應器根據(jù)床層數(shù)的多少又可分為單段式和多段式兩種類型。單段式一般為高徑比不大的圓筒體，在圓筒體下部裝有柵板等板件，其上位催化劑床層，均勻的堆置一定厚度的催化劑（能改變化學反應的速度，而其自身的數(shù)量和組成在反應前后保持不變的物質(zhì)）固體顆粒。單端時固定床反應器結(jié)構(gòu)簡單、造價便宜，反應器體積利用率高。多段式是在圓筒體反應器內(nèi)設有多個催化劑床層，在各床層之間可采用多種方式進行反應物料的換熱。其特點是便于控制調(diào)節(jié)反應溫度，防止反應溫度超出允許范圍。
5、 流化床反應器 細小的固體顆粒被運動的流體攜帶，具有像流體一樣能自由流動的性質(zhì)，此種現(xiàn)象稱為固體的流動化。一般，把反應器和在其中呈流態(tài)化的固體催化劑顆粒合在一起，稱為流化床反應器。
流化床反應器多用于氣固反應過程，當原料氣通過反應器催化劑床層時，催化劑顆粒受氣流作用而懸浮起來呈翻滾沸騰狀，原料氣在處于流態(tài)化的催化劑表面進行化學反應，此時的催化劑床層即為流化床，也稱沸騰床。
流化床反應器的形式很多，但一般都由客體、內(nèi)部構(gòu)件、固體顆粒裝卸設備
圓筒式的床層為圓筒形，結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，設備容積利用率高，使用較廣泛。圓錐式的結(jié)構(gòu)特點是床層橫截面從氣體分布板向上逐漸擴大，使上升氣體的氣速逐漸降低，固體顆粒的流態(tài)化較好。特別適用于粒徑分布不均的催化器和反應時氣體體積增大的反應過程。多管式的結(jié)構(gòu)是在大直徑圓筒形反應器床層中豎直安裝一些內(nèi)換熱管。其特點是氣固返混小，床層溫度較均勻，轉(zhuǎn)化率高。
反應釜的工作過程
化工生產(chǎn)時，在反應釜中進行的不僅僅是單純的化學反應過程，同時還存在著流體流動、物料傳熱、傳質(zhì)、混合等物理傳質(zhì)過程。在反應釜中，化學反應的激勵、步驟和速率是根據(jù)化學動力學的規(guī)律進行的。如對于氣液反應，反應速度于溫度和濃度有關外，還與相界面的大小和相間的擴散速度有關。對于氣固反應，不論在什么條件下進行，氣相組分都必須先擴散到固體催化劑的表面上，再在催化劑表面進行化學反應。化學反應過程是反應釜工作的本質(zhì)過程。
由于化學反應時原料的種類很多，反應過程也很復雜，對反應產(chǎn)物的要求也各不相同，為滿足不同的反應要求，反應釜的結(jié)構(gòu)類型和尺寸大小也多種多樣，操作方式和操作條件也各不相同。如間歇操作的反應釜，原料是一次性加入的；而連續(xù)式操作的反應釜，原料是連續(xù)加入的。不同結(jié)構(gòu)形式和尺寸的反應釜及不同操作條件和方式，必將影響流體的流動狀態(tài)和物料的傳熱、傳質(zhì)及混合等傳遞過程。而傳遞過程是實現(xiàn)反應過程的必要條件，因此反應釜的工作過程就是以化學動力學為基礎的反應過程和以熱量傳遞、質(zhì)量傳遞、動量傳遞為基本內(nèi)容的傳遞過程，同時進行，相互作用、相互影響的復雜過程。
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