反应釜的讲解

化学反应器是化工生产的设备，反应器的形式对化工生产有着十分重要的影响，能够直接影响生产安全和产品的质量。根据反应器的形式特点，主要可以分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、床式反应器、微反应器等。

釜式反应器

釜式反应器又称反应釜、锅式反应器。它是各类反应器中结构较为简单且应用为一种反应器，被应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药等领域。它可用来进行均相反应或者以液相为主的非均相反应，如液-液相、液-固相、气-液相、气-液-固相等。

釜式反应器具有较宽的适用温度和压力范围、适应性强、操作弹性大、连续操作时温度浓度容易控制、产品质量均一等特点。通常在操作条件比较缓和的情况下，如常压、低温且低于物料沸点时，应用此类反应器为常见。反应条件较为苛刻时（如高温、高压、强腐蚀性等），也可采用釜式反应器进行生产。

釜式反应器的主体结构主要由釜体、搅拌装置、传动装置、轴封装置和换热装置组成。

釜式反应器按操作方式可分为：

（1）间歇釜 又称间歇釜式反应器，其主要特点是操作灵活，能适应不同操作条件和产品品种，对于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产尤为适用。间歇釜的缺点是需有装料和卸料等辅助操作过程，产品质量不易稳定。但有些反应过程，如发酵反应和聚合反应等，实现连续生产尚有困难，目前仍然采用间歇釜进行生产。

（2）连续釜 又称连续釜式反应器，由多个反应釜串联组成。与间歇釜相比，连续釜能够节省加料和卸料时间，生产连续，产品质量比较稳定。连续釜的缺点是由于搅拌的作用易造成物料返混，影响产品的转化率。

（3）半连续釜 又称半连续釜式反应器，指一种或多种原料一次性加入，另一种或多种原料连续加入的反应器，其特性介于间歇釜和连续釜之间。反应釜按照搅拌方式的不同又可以分为立式容器中心搅拌、偏心搅拌、倾斜搅拌，卧式容器搅拌等类型，其中以立式容器中心搅拌反应器是为常用。

管式反应器按照结构可分为

（1）水平管式反应器 水平管式反应器由无缝钢管与U形管或法兰连接而成，其特点是制造简单、维修方便，能承受较高的压力。

（2）立管式反应器 立管式反应器在工业生产中使用，目前在液相氨化、液相加氢、液相氧化等反应中都有应用。它包括单程式立管反应器和多程式立管反应器。

（3）盘管式反应器 盘管式反应器将管式反应器做成水平盘管的形状，设备紧凑、节省空间，但不利于检修维护和管道清洗。

（4）U形管反应器 U形管反应器的管内设有多孔挡板或搅拌装置，以强化传热与传质过程。U形管反应器的管路直径大，物料停留时间长，可应用于反应速率较慢的化学反应。如带多孔挡板的U形管反应器已经被应用于己内酰胺的聚合反应。带搅拌的U形管反应器适用于非均相反应或液固相悬浮反应，如甲苯连续硝化和蒽醌连续磺化等反应类型。

（5）多管并联式反应器 由于管式反应器结构比较灵活，在工业生产中为满足不同工艺的生产需要，经常采用多管并联结构的管式反应器。如气相氯化氢和乙炔在多管并联装有固相催化剂的反应器中反应制备氯乙烯，气相氮和氢气混合物在多管并联装有固相催化剂的反应器中合成氨。

塔式反应器

塔式反应器除用于精馏、吸收、萃取等工艺外，还可用作反应器进行化学反应，如加氢、磺化、卤化等。常见的塔式反应器主要分为以下几种∶

（1）填料塔反应器 填料塔反应器主要用于气液相参与的化学反应，是以塔内的填料作为气液两相传质的设备。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面，在填料表面形成液膜。气体从塔底送入，经气体分布器（小直径塔也可不设气体分布器）分布后，与液体形成逆向流动，连续通过填料层的空隙。在填料表面上，气液两相密切接触，进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化。一般情况下，气相为连续相，液相为分散相。填料塔反应器的结构简单，压降小，适用于有腐蚀性物料参与或生成的反应。但是在填料塔反应器中，各相物料接触时间较短，对于快速和瞬间反应过程，能够获得较大的产品转化率，但对于较慢的化学反应并不适用。另外，塔式反应器热交换效果差，对于放热量较大的反应，只能采取增加液体喷淋量来降低反应器内部的温度。

（2）鼓泡塔反应器 鼓泡塔反应器是塔内充满液体，气体从反应器底部连续进入，分散成气泡，沿着液体上升，与液相接触进行反应的同时，搅动塔内液体以增加传质速率。这类反应器适用于液相参与的中、慢速反应和放热量较大的反应。如各种有机化合物参与的氧化反应等。鼓泡塔反应器结构简单、造价低廉、使用和维护比较方便，参与反应的气液两相接触面积大，混合充分。但是，在鼓泡时消耗的压降较大，塔内物料返混严重，很难在单一连续反应器中获得较高的液相转化率。

（3）板式塔反应器 板式塔反应器是液体横向流过塔板后经溢流堰溢流进入降液管，液体在降液管内释放夹带的气体，从降液管底部间隙流至下一层塔板。塔板下方的气体穿过塔板上的气相通道，如筛孔、浮阀等，进入塔板上的液层鼓泡，气液接触进行传质。气相离开液面层而奔向上一层塔板，进行多级的接触传质。

板式塔反应器具有逐板操作的特点，采用的塔板数越多，轴向返混越小，从而获得较高的液相转化率。另外，塔板间可设置传热装置，用来移出和移入热量。

（4）喷淋塔反应器 喷淋塔反应器结构较为简单，液体经喷淋后，以细小液滴的形式分散于气体中，气体为连续相，液体为分散相，具有接触面积大和气体压降小等优点。适用于瞬间、界面和快速反应过程，特别适用于有污泥、沉淀和生成固体产物的反应体系。但喷淋塔反应器持液量小，传质系数小，气液两相返混严重。

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