第五章 反应器及其放大
第五章 反 应 器 及 其 放 大
第一节 工业反应器的基本类型 1、按操作方式分类 间歇式、连续式、半间歇半连续式
1、按操作方式分类 间歇式、连续式、半间歇半连续式 第一节 工业反应器的基本类型
1)分批（间歇）式操作 特点：非定常态的过程，物料 浓度及反应速率不断改变 适用：为实验室及产量较小时 所采用
1）分批（间歇）式操作 特点：非定常态的过程，物料 浓度及反应速率不断改变 适用：为实验室及产量较小时 所采用
2)连续式操作 特点：定常态的过程， 物料浓度及反应速 率不随时间改变。 适团：产品品种比较 单一而产量较大的 场合
2) 连续式操作 特点：定常态的过程， 物料浓度及反应速 率不随时间改变。 适用：产品品种比较 单一而产量较大的 场合
3)半分批（或称半连续） 式操作特点：非定常态的 过程，物料浓度及反应速 率随时间改变。 适用：用于一些反应的控 制。 气
3) 半分批（或称半连续） 式操作特点：非定常态的 过程，物料浓度及反应速 率随时间改变。 适用：用于一些反应的控 制。 气 气
按反应装置的结构型式分类 管式：长径比大，多用于均相反应。 ~釜式：高度与直径相当或稍高，釜内有搅拌等装 置。 ~塔式：高度为直径的数倍，内部有填料，筛板等 装置。 >床式：用于多相催化或非催化反应，可分为固定 床、流化床、移动床等
2、 按反应装置的结构型式分类 ÿ管式：长径比大，多用于均相反应。 ÿ釜式：高度与直径相当或稍高，釜内有搅 拌等装 置。 ÿ塔式：高度为直径的数倍，内部有填料，筛板等 装置。 ÿ床式：用于多相催化或非催化反应，可分为固定 床、 流化床、移动床等
按外形特征和操作方法分类的反应器 类型 釜 式 塔式 管式 外形 高径比1-3 高径比8-30 长径比>30 比例 操作 间歌釜 连续签 (连续) 连续 方式 流动 无返混 返混 返混 无返混 状况 (实际反应器仍 存在返混) 时间 反应时间 停留时间分布 停留时间分布 停留时间 描述 空间时间 空间时间 空间时间 釜内各点浓 釜内各点浓 塔内各点浓 管内各点浓度 化学 度相同，浓 度相同，浓度 度不相同，随 不相同浓度随速 度和反应速 和反应速率不 反应器轴向变 率轴向变化，各点 特征 率随反应时 随反应时间变 化，不随时间 浓度和反应速率 间变化。 化。 变化。 不随时间变化。 适于反应 适于宜在 适于多相 适于热效应大 时间长的慢 低浓度下进 反应（详见 的或需严格控制 速反应，适于 行的反应（避 表4.4)6 时间的反应，不 应用 易结晶等需 免串联副及 适于慢速反应， 范围 要频繁清理 应)，不适于 不适于粘度大或 的反应和过 慢速反应。 易结晶物料及多 程。 相反应。 实例 发酵 自催化反应 气固催化反应 石脑油裂解
3、按反应相态分类 均相反应器、非均相反应器 均相反应器的特征 分类 常见形式 特点 缺点 应用实例 返混小，生产能力强， 气相反 管式 系统压降大 石油裂解 应器 传热面大，易控温， 易实现密封。 返混小，生产能力强， 管式 传热面大，易控温， 系统压降大 高压聚乙烯 易实现密封。 液相反 返混，物料轴 应器 塔式 结构简单。 向浓度差大 苯乙烯聚合 易实现搅拌，浓度均 釜式 生产能力低 氯乙烯聚合 匀，操作易控
3、按反应相态分类 均相反应器、非均相反应器
多相反应器的特征 分类 常见形式 特点 缺点 应用实例 气相 喷射反应器 直接进行传质、 缺乏调节，条 氯化氢合成 传热 件要求严格 鼓泡塔 结构简单，气相返 气体压降大， 烯烃氯醇化 (气液比小) 混小，温度易控 液相返混大 板式塔 物料接触好，返 液相流速受限 异丙苯氧化 (筛板，泡罩) 混小 制 气液 湿壁塔 结构简单，温度易 生产能力小 苯的氯化 控，液相返混小 填料塔 结构简单，返混 有温差，不易合成气脱C02 小，压降小 控制
分类 常见形式 特点 缺点 应用实例 喷雾塔 结构简单，液相 气体流速受限 氯乙醇 气液 气液比大) 表面积大 制 搅拌釜 参见表4.2 参见表4.2 苯的硝化、 氯化 液液 螺杆反应器 返混小，停留时 传热较困难 聚乙烯醇醇 间相同，适于高 解 粘体系 固定床反应 返混小，催化剂 压降大，传热 环氧乙烷 器 磨损小，副产物 不易控制，催 少 化剂装卸不便 流化床反应 传热好，温度易 气固 返混大，转化率 丙烯氨氧化 器 控，适于强放热 低，催化剂磨损 反应 大，带出严重 移动床反应 固相物料或催化 温差大，难控 石灰石煅烧 器 剂移动，返混小 制