反應(yīng)器介紹操作方式、操作條件

1、反應(yīng)器介紹（操作方式、操作條件）反應(yīng)器介紹簡介用于實(shí)現(xiàn)液相單相反應(yīng)過程和液液、氣液、液固、氣液固等多相反應(yīng)過程。器內(nèi)常設(shè)有攪拌（機(jī)械攪拌、氣流攪拌等）裝置。在高徑比較大時(shí)，可用多層攪拌槳葉。在反應(yīng)過程中物料需加熱或冷卻時(shí)，可在反應(yīng)器壁處設(shè)置夾套，或在器內(nèi)設(shè)置換熱面，也可通過外循環(huán)進(jìn)行換熱。反應(yīng)器的應(yīng)用始于古代，制造陶器的窯爐就 是一種原始的反應(yīng)器。近代工業(yè)中的反應(yīng)器形式 多樣,例如:冶金工業(yè)中的高爐和轉(zhuǎn)爐；生物工程 中的發(fā)酵罐以及各種燃燒器，都是不同形式的反 應(yīng)器。類型常用反應(yīng)器的類型（見表）有：管式反應(yīng) 器。由長徑比較大的空管或填充管構(gòu)成，可用于 實(shí)現(xiàn)氣相反應(yīng)和液相反應(yīng)。釜式反應(yīng)器。由長 徑

2、比較小的圓筒形容器構(gòu)成，常裝有機(jī)械攪拌或 氣流攪拌裝置，可用于液相單相反應(yīng)過程和液液相、氣液相、氣液固相等多相反應(yīng)過程。用于氣液相反應(yīng)過程的稱 為鼓泡攪拌釜（見鼓泡反應(yīng)器）；用于氣液固相 反應(yīng)過程的稱為攪拌釜式漿態(tài)反應(yīng)器。有固體 顆粒床層的反應(yīng)器。氣體或（和）液體通過固定的 或運(yùn)動(dòng)的固體顆粒床層以實(shí)現(xiàn)多相反應(yīng)過程，包 括固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器、移動(dòng)床反應(yīng)器、 涓流床反應(yīng)器等。塔式反應(yīng)器。用于實(shí)現(xiàn)氣液 相或液液相反應(yīng)過程的塔式設(shè)備，包括填充塔、 板式塔、鼓泡塔等（見彩圖）。噴射反應(yīng)器。 利用噴射器進(jìn)行混合，實(shí)現(xiàn)氣相或液相單相反應(yīng) 過程和氣液相、液液相等多相反應(yīng)過程的設(shè)備。 其他多種非典型反應(yīng)

3、器。如回轉(zhuǎn)窯、曝氣池等。操作方式反應(yīng)器按操作方式可分為：間歇釜式反應(yīng)器，或稱間歇釜。操作靈活，易于適應(yīng)不同操作條件和產(chǎn)品品種， 適用于小批量、多品種、反應(yīng)時(shí)間較長的產(chǎn)品生 產(chǎn)。間歇釜的缺點(diǎn)是：需有裝料和卸料等輔助操 作，產(chǎn)品質(zhì)量也不易穩(wěn)定。但有些反應(yīng)過程，如 一些發(fā)酵反應(yīng)和聚合反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)尚有困 難，至今還采用間歇釜。間歇操作反應(yīng)器系將原料按一定配比一次加入 反應(yīng)器，待反應(yīng)達(dá)到一定要求后，一次卸出物料。 連續(xù)操作反應(yīng)器系連續(xù)加入原料，連續(xù)排出反應(yīng) 產(chǎn)物。當(dāng)操作達(dá)到定態(tài)時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)任何位置上 物料的組成、溫度等狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間而變化。半連續(xù)操作反應(yīng)器也稱為半間歇操作反應(yīng)器，介 于上述兩者之

4、間，通常是將一種反應(yīng)物一次加 入，然后連續(xù)加入另一種反應(yīng)物。 反應(yīng)達(dá)到一定 要求后，停止操作并卸出物料。間歇反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，同一設(shè)備可用于 生產(chǎn)多種產(chǎn)品，尤其適合于醫(yī)藥、染料等工業(yè)部 門小批量、多品種的生產(chǎn)。另外，間歇反應(yīng)器中 不存在物料的返混，對大多數(shù)反應(yīng)有利。缺點(diǎn)是 需要裝卸料、清洗等輔助工序，產(chǎn)品質(zhì)量不易穩(wěn) 定。連續(xù)釜式反應(yīng)器，或稱連續(xù)釜，可避免間歇釜的 缺點(diǎn)，但攪拌作用會(huì)造成釜內(nèi)流體的返混。 在攪 拌劇烈、液體粘度較低或平均停留時(shí)間較長的場合，釜內(nèi) 物料流型可視作全混流，反應(yīng)釜相應(yīng)地稱作全混 釜。在要求轉(zhuǎn)化率高或有串聯(lián)副反應(yīng)的場合， 釜 式反應(yīng)器中的返混現(xiàn)象是不利因素。此時(shí)可采

5、用 多釜串聯(lián)反應(yīng)器，以減小返混的不利影響，并可 分釜控制反應(yīng)條件。大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)盡可能采用連續(xù)反應(yīng)器。連續(xù)反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，易于操作控制。 其缺點(diǎn)是連續(xù)反應(yīng)器中都存在程度不同的返混， 這對大多數(shù)反應(yīng)皆為不利因素，應(yīng)通過反應(yīng)器合 理選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加以抑制。半連續(xù)釜式反應(yīng)器。指一種原料一次加入，另一種原料連續(xù)加入的反 應(yīng)器，其特性介于間歇釜和連續(xù)釜之間。加料方式對有兩種以上原料的連續(xù)反應(yīng)器，物料流向 可采用并流或逆流。對幾個(gè)反應(yīng)器組成級(jí)聯(lián)的設(shè) 備，還可采用錯(cuò)流加料，即一種原料依次通過各 個(gè)反應(yīng)器，另一種原料分別加入各反應(yīng)器。除流 向外，還有原料是從反應(yīng)器的一端（或兩端）加入 和分段加入之分

6、。分段加入指一種原料由一端加 入，另一種原料分成幾段從反應(yīng)器的不同位置加 入，錯(cuò)流也可看成一種分段加料方式。 采用什么 加料方式，須根據(jù)反應(yīng)過程的特征決定。換熱方式多數(shù)反應(yīng)有明顯的熱效應(yīng)。為使反應(yīng)在適宜 的溫度條件下進(jìn)行，往往需對反應(yīng)物系進(jìn)行換 熱。換熱方式有間接換熱和直接換熱。間接換熱 指反應(yīng)物料和載熱體通過間壁進(jìn)行換熱，直接換 熱指反應(yīng)物料和載熱體直接接觸進(jìn)行換熱。對放 熱反應(yīng)，可以用反應(yīng)產(chǎn)物攜帶的反應(yīng)熱來加熱反 應(yīng)原料，使之達(dá)到所需的反應(yīng)溫度，這種反應(yīng)器 稱為自熱式反應(yīng)器。按反應(yīng)過程中的換熱狀況，反應(yīng)器可分為：等溫反應(yīng)器反應(yīng)物系溫度處處相等的一 種理想反應(yīng)器。反應(yīng)熱效應(yīng)極小，或反應(yīng)物料和

7、 載熱體間充分換熱，或反應(yīng)器內(nèi)的熱量反饋極大（如劇烈攪拌的釜式反應(yīng)器）的反應(yīng)器，這樣可 近似看作等溫反應(yīng)器。絕熱反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)與環(huán)境無熱量交換的 一種理想反應(yīng)器。反應(yīng)區(qū)內(nèi)無換熱裝置的大型工 業(yè)反應(yīng)器，與外界換熱可忽略時(shí)，可近似看作絕 熱反應(yīng)器。非等溫非絕熱反應(yīng)器 與外界有熱量交換， 反應(yīng)器內(nèi)也有熱反饋，但達(dá)不到等溫條件的反應(yīng) 器，如列管式固定床反應(yīng)器。換熱可在反應(yīng)區(qū)進(jìn)行，如通過夾套進(jìn)行換熱的攪拌釜，也可在反應(yīng)區(qū)間進(jìn)行，如級(jí)間換熱的多級(jí) 反應(yīng)器。操作條件主要指反應(yīng)器的操作溫度和操作壓力。溫度 是影響反應(yīng)過程的敏感因素，必須選擇適宜的操 作溫度或溫度序列，使反應(yīng)過程在優(yōu)化條件下進(jìn) 行。例如對可逆放熱反應(yīng)應(yīng)采用先高后低的溫度 序列以兼顧反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率（見化學(xué)平 衡）。反應(yīng)器可在常壓、加壓或負(fù)壓（真空）下操 作。加壓操作的反應(yīng)器主要用于有氣體參與的反 應(yīng)過程，提高操作壓力有利