1、5 1 2020 1 化学反应器 组长 隰佳组员 耿扬 郅层晓 杨萱 姜红亚 曹芬 石晓硕 贾珍珍 5 1 2020 2 概述 化工生产过程是由原料处理 化学反应以及产品分离和提纯三部分组成 化学反应过程是化工生产的核心 它在生产过程中起着关键作用下面让我们一起来了解一下 5 1 2020 3 化学反应器的概念及分类 化学反应器的概念根据反应物料的聚集状态分类根据反应器的结构分类根据操作方式分类 5 1 2020 4 第一个主题 5 1 2020 5 化工生产对反应器的要求体积 时间有保证接触良好传热面积有保证 温度适宜安全有保证四易要达标 5 1 2020 6 5 1 2020 7 5 1
2、2020 8 第二节典型化学反应器 釜式反应器管式反应器固定床反应器流化床反应器 5 1 2020 9 釜式反应器 一种低高径比的圆筒形反应器 用于实现液相单相反应过程和液液 气液 液固 气液固等多相反应过程 器内常设有搅拌 机械搅拌 气流搅拌等 装置 在高径比较大时 可用多层搅拌桨叶 在反应过程中物料需加热或冷却时 可在反应器壁处设置夹套 或在器内设置换热面 也可通过外循环进行换热 5 1 2020 10 5 1 2020 11 浆式搅拌器框式搅拌器锚式搅拌器旋浆搅拌器涡轮搅拌器 为了使釜式反应器中物料充分混合以及具有叫好的传热效果 釜中多装有搅拌器 常用的搅拌器有以下几种 5 1 2020
3、 12 5 1 2020 13 旋浆式搅拌器 5 1 2020 14 涡轮式搅拌器 5 1 2020 15 特点 结构简单 耐高温 高压 传热面积可大可小 传热系数高 流体流速快 在管内停留时间短 便于分段控制温度和浓度 应用 管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产 5 1 2020 16 二 管式反应器 定义 由一根或多跟管子串联或并联构成的反应器 结构形式 1 单根直管2 各种形状的蛇管3 多管并联 形状与列管换热器相似 若在列管式换热器添装催化剂 则可为固定床反应器 5 1 2020 17 5 1 2020 18 三固定床反应器 绝热式固定床反应器1 单层绝热式反应器特点 结构简单 反
4、应单位体积内催化剂量大 即生产能力大 适用条件 反应热效应不大 反应过程对温度变化不敏感 缺点 轴向温度分布不均 对热效应大的反应区温度容易偏离适宜温度 5 1 2020 19 2 多段绝热式反应器近代的大型合成氨反应器采用中间冷激的多段绝热床形式 优点 每段温度可按最佳温度的需要来调节 从而提高了催化反应的效率 缺点 装卸催化剂不方便 床层很薄时沿床层轴向气体分布不均匀 5 1 2020 20 5 1 2020 21 5 1 2020 22 换热式固定床反应器优点 有较大的比换热面积 传热效果好 管内温度易于控制 反应速率较快 反应物停留时间分布均一 有利于提高反应的转换率和选择性 缺点 结
5、构较复杂 5 1 2020 23 自热式固定床反应器合成氨及合成甲醇广泛采用自热式反应器 自热式反应一般热效应是不大的 故能做到自己热量平衡 径向反应器的最大优点 气体通过催化剂床层的压力降小 可使用很细的催化剂颗粒 允许告诉操作 5 1 2020 24 5 1 2020 25 流化床反应器 一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态 并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器 在用于气固系统时 又称沸腾床反应器 流化床反应器在现代工业中的早期应用为20世纪20年代出现的粉煤气化的温克勒炉 见煤气化炉 但现代流化反应技术的开拓 是以40年代石油催化裂化为代表的 目前 流化
6、床反应器已在化工 石油 冶金 核工业等部门得到广泛应用 5 1 2020 26 流态化现象 固定床阶段流化床阶段输送阶段 5 1 2020 27 5 1 2020 28 聚式流化 气体通过床层时首先涌向空穴 并夹带少量颗粒以气泡的形式不连续地通过床层 在上升时逐渐长大合并或破裂 使床层极不稳定 极不均匀 这种流化状态称为聚式流化 5 1 2020 29 散式流化 若流化床中固体颗粒均匀地分散在流体中 床层各处空隙率大致相等 床层有稳定地上界面 这种流化称为散式流化 5 1 2020 30 流化床反应器结构 壳体气体分布装置内部结构换热器气固分离装置设置沉降分离阶段设置收尘器 5 1 2020 31 流化床反应器的床型 圆筒形流化床锥形流化床设有内部构件的流化床双体式流化床
