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反应器结构及工作原理详解

发布时间:2022-07-04 08:29:01 来源:欧宝手机注册 作者:欧宝官方网址下载

 

  ①列管式反应器。由孔经比较大的民航空管或添充管组成,可用于完成气相反应和液相反映。

  ②釜式反应器。由长径较为小的圆柱形器皿组成,常配有机械搅拌或气旋搅拌装置,可用于液相单相电反映过程和液液相、气液相、液气固相同多组分反映过程。

  用于气液相反应过程的称之为鼓包搅拌釜(见鼓泡反应器);用于液气固相反映过程的称之为搅拌釜式浆态反应器。

  ③有固态颗粒物料层的反应器。汽体或(和)液态根据稳定的或活动的固态颗粒物料层以完成多组分反映过程,包含固定床反应器反应器、循环流化床反应器、挪动床反应器、涓流床反应器等。

  ④塔式反应器。用于完成气液相或液液相反映过程的塔式机器设备,包含添充塔、板式塔、鼓泡塔等(见彩图)。

  一种呈筒状、孔经非常大的持续实际操作反应器。这类反应器可以较长,如pe二聚的反应器长度以km计。反应器的构造可以是多管,还可以是多管并接;可以是民航空管,如列管式裂解炉,还可以是在管中添充颗粒金属催化剂的添充管,以开展多相催化反映,如列管换热器固定床反应器反应器。通常,反映货运物流处在紊流情况时,民航空管的孔经超过50;添充工段长与粒度之比超过100(汽体)或200(液态),原材料的流动性可类似地视作平拉流。

  由无缝管与U形管联接而成。这类构造便于生产加工生产制造和维修。髙压反映管路的联接选用规范槽对接焊钢法兰盘,可承担1600-10000kPa工作压力。如用双光透镜面钢法兰盘,承受力可达10000-20000kPa。

  立管式反应器被应用于液相氨解反映、液相加氢裂化反映、液相氧化还原反应等工序中。

  将管式反应器制成风机盘管的方式,机器设备紧密,节约室内空间。但维修和刷洗管路较为艰难。

  U形管式反应器的管中配有多孔结构隔板或搅拌装置,以加强热传导与对流传热过程。U形管的孔径大,原材料停留的时间提高,可应用于化学反应速率比较慢的反映。

  多管并接构造的列管式反应器一般用于气固相反映,例如气相色谱氯化氢和乙炔气体在多管并接配有固相金属催化剂的反应器中反映制苯乙烯,气相色谱氮和氢混合物质在多管并接配有固相铁金属催化剂的反应器中合成氨。

  1、因为生成物的分子结构在反应器内停留的时间相同,因此在反应器内一切一点上的生成物浓度值和化学变化速率也不随時间而转变,只随长度转变。

  2、列管式反应器具备容量小、比表面积大、企业体积的换热总面积大,尤其适用于热电效应比较大的反映。

  5、和釜式反应器相较为,其返混较小,在流动速度较低的情形下,其管中液体流形贴近与理想流体。

  6、列管式反应器既适用于液相反映,又适用于气相反应。用于充压反映尤其适合。

  除此之外,列管式反应器可建立按段温控。其首要缺陷是,化学反应速率很低时所需管路太长,工业生产上不容易完成

  釜式反应器也称槽体式、锅式反应器,它是各种反应器中构造比较简单且运用比较广泛的一种。关键应用于液—液均相反映过程,在气—液、液—液非均相反应过程中也有运用。在化工厂制造中,既适用于间歇性实际操作过程,又可单釜或多釜串连用于持续实际操作过程,但在间歇性生产制造过程运用较多。

  间歇釜式反应器,或称间歇性釜。实际操作灵便,便于融入不一样实际操作标准和产品种类,适用小批量生产、多种类、反应速度较长的设备生产制造。间歇性釜的缺陷是:需有放料和出料等协助实际操作,产品品质也不容易平稳。但有一些反映全过程,如一些发醇反映和缩聚反应,完成规模性还有艰难,迄今还选用间歇性釜。

  釜式搅拌反应器有立柱式器皿核心拌和、轴力拌和、歪斜拌和,立式器皿拌和等种类。在其中以立柱式器皿核心拌和反应器是经典的一种

  釜式反应器具备适用的温度和工作压力范畴宽、适应能力强、实际操作延展性大、持续实际操作时温度浓度值非常容易操纵、产品品质均一等特性。但用在较高转换率加工工艺需要时,必须比较大容量。通常在实际操作标准较为和缓的情形下实际操作,如自然压、温度较低且小于原材料熔点时,运用该类反应器更为广泛。

  又被称为添充床反应器,填装有固态催化剂或固体生成物用于完成多组分反映历程的一种反应器。固态物通常呈颗粒,粒度2~15mm上下,堆积成一定相对高度(或薄厚)的床层。床层原地不动,液体根据床层开展反映。它与循环流化床反应器及挪动床反应器的差异取决于固态颗粒物处在停止情况。固定床反应器反应器主要运用于完成气固相催化反应速度,如氨合成塔、二氧化硫触碰空气氧化器、氮化合物蒸气转换炉等。用以气固相或液固相非催化反应速度时,床层则装填固态生成物。涓流床反应器也可属于固定床反应器反应器,气、高效液相并流入下根据床层,呈液气固相触碰。

  液体沿切向穿过床层,可选用离心式流动性或径向流动性,床层同外部无热交换器。切向反应器与径向反应器对比,液体流动性的间距较短,流道截面比较大,液体的气体压力较小。但切向反应器的构造较径向反应器繁杂。以上二种类型都属隔热反应器,适用反映热电效应并不大,或反映系统软件能承担隔热标准下由反映热电效应造成的温度转变的场所。

  由多条反映管并接组成。管中或管间置催化剂,载热体流过管间或管中开展加温或制冷,管经通常在25~50mm中间,管数可高达上万根。列管换热器固定床反应器反应器适用反映热电效应比较大的反映。除此之外,还有由以上基本上方式串连组成的反应器,称之为多级别固定床反应器反应器。例如:当反映热电效应大或需按段操纵温度时,可将好几个隔热反应器串连成多级别隔热式固定床反应器反应器,反应器中间设热交换器或填补原材料以调整温度,便于在贴近于好温度标准下实际操作。

  1、返混小,液体同催化剂可开展合理触碰,当反映伴随串连不良反应时可获得较高可选择性。

  1、热传导差,反映放发热量非常大时,即使是列管换热器反应器也有可能发生飞温(反映温度丧失操纵,大幅度升高,超出容许范畴)。

  2、操作流程中催化剂不可以拆换,催化剂必须经常再造的化学反应一般不能应用,常代之以循环流化床反应器或挪动床反应器。固定床反应器反应器中的催化剂不限于颗粒,网状催化剂早就运用于工业生产上。现阶段,蜂巢状、纤维催化剂也已被普遍应用。

  流化床反应器是一种运用汽体或液态根据颗粒固态层进而固态颗粒物处在飘浮运动状态,并开展气固相反映全过程或液固相反映历程的反应器。在用以气固两相流系统软件时,又被称为沸腾床反应器。循环流化床反应器在工业化中的初期运用为20世际20时代发生的粉煤化工的温克勒炉(见煤气化炉);但当代气流输送反映工艺的发展,是以40时代原油加氢裂化为象征的。现阶段,循环流化床反应器已在化工厂、原油、冶金工业、中国核工业等单位获得广泛运用。

  2、液体和颗粒物的活动使床层具备较好的换热特性,床层内部结构溫度匀称,并且易于控制,尤其适用于强化学反应;

  3、有利于开展催化剂的持续再造和循环系统实际操作,适合催化剂失去活性速度高的过程的开展,原油减压渣油催化反应循环流化床裂化的快速发展趋势便是这一方面的经典事例。

  殊不知,因为气流输送技术性的本身特点及其气流输送过程影响因素的多元性,针对反应器而言,循环流化床又存有很显著的局限:

  1、因为固态颗粒物和汽泡在持续流动性过程中的强烈循环系统和搅拌,无论气相色谱或固相都具有着十分广的停留的时间遍布,造成不恰当的商品遍布,减少了目地产品的成品率;

  2、生成物以汽泡方式根据床层,降低了气-固相中间的了解机遇,减少了反映转换率;

  3、因为固态催化剂在流动性过程中的强烈碰撞和磨擦,使催化剂加快脱层,再加上床层顶端汽泡的崩裂和快速健身运动、很多砂类催化剂的弄出,导致显著的催化剂外流;

  4、床层内的繁杂流体动力学、传送状况,使过程处在非定常标准下,无法揭露其统一的规律性,也无法摆脱工作经验变大、工作经验实际操作。

  一种用于完成气固相反映过程或液固相反应过程的反应器。在反应器顶端持续添加颗粒或小块固态生成物或催化剂,伴随着化学反应的开展,固态原材料慢慢下沉,终自底端持续过柱。液体则由下而上(或由上而下)根据固态床层,以开展反映。因为固态颗粒物中间大部分沒有相对速度,但却有固态颗粒层的下沉健身运动,因而,也可将其看作是一种挪动的固定床反应器反应器。

  钢铁产业和大城市液化气工业生产之初,挪动床反应器就曾被用以煤的气化。1934年研制的运动床充压汽化器(鲁奇炉),迄今仍是经营规模较大的煤化工设备,其每台日生产量已做到1Mm以上。原油加氢裂化发展趋势前期,曾选用挪动床反应器,但已经被循环流化床反应器和提高管反应器所替代。现阶段,运用挪动床反应器的关键化工厂生产制造过程有持续重组、二甲苯异构化等催化反应速度过程和持续法离子交换法污水处理过程。

  与固定床反应器反应器及循环流化床反应器对比,挪动床反应器的具体特点是固态和液体的停留的时间可以在很大区域内更改,返混较小(与固定床反应器反应器相仿),对固态原材料特性以中等水平速率(以钟头计)转变的反映过程也可以适用。与此对比,固定床反应器反应器和循环流化床反应器各自仅适用固态原材料特性转变比较慢(以月计)和迅速(以分、秒计)的反映过程。挪动床反应器的不足之处是操纵液体颗粒物的匀称下沉较为艰难。工业化生产中有时候选用仿真模拟中移动床以避免出现以上缺陷(见固定床反应器对流传热机器设备)。

  又被称为滴流床反应器,是空气和液体并商品流通过颗粒固态催化剂床层,以开展液气固相反映过程的一种反应器(见图)。涓流床反应器中催化剂以固定床反应器的方式存有,故这类反应器也可视作固定床反应器反应器的一种。为了更好地有益于汽体在液体中的融解,涓流床反应器经常在充压下实际操作。石油炼制中的加氢裂化和加氢裂化烟气脱硫,是运用大中型涓流床反应器的工业生产过程。涓流床反应器在化工厂生产制造中也有运用,但经营规模小,例如用以以三氧化钨为催化剂,由丙烯水合制得丙酮等。涓流床反应器内的介质流动性情况,与添充塔略有不同,液气两相并流入下,不容易产生液泛;催化剂微孔板内存储一定量趋于静止不动的液体。涓流床反应器通常选用多段隔热式,在段间传热或填补原材料以调整溫度;每段顶端设定遍布器使流液均布,以确保催化剂颗粒物的充足湿润。

  3、防止了催比剂石粉的回收利用问题。缺陷是:温控较为艰难;催化剂颗粒物内表层通常无法灵活运用;反映过程中催化剂不可以持续排出来再造。

  鼓泡塔反应器广泛运用于液体相也参加化学反应的中等速度、慢速度反映和放熱量大的反映。例如,各种各样有机物的氧化还原反应、各种各样石腊和对二甲苯的钛酸异丙酯反映、各种各样微生物化学变化、废水处理水解酸化池空气氧化和氢氧化钠增碳转化成固态硝酸钾等反映,都选用这类鼓泡塔反应器。

  填料塔反应器是运用于汽体消化吸收的机器设备,也可作为气、高效液相反应器,因为液体沿填充料表层粗俗,在填充料表层产生附面层而与气相色谱触碰开展反映,故高效液相行为主体量较少。适用瞬间反应、迅速和中等速度反映过程。例如,催化反应热碱消化吸收CO2、水吸收NOX产生、水消化吸收HCl转化成硫酸、消化吸收SO3转化成盐酸等通常都应用填料吸收塔反应器。填料吸收塔反应器具备构造简易、压力降小、便于满足各种各样腐蚀性物质和不容易导致饱和溶液出泡的优势。填料吸收塔反应器也是有许多缺陷。先,它没法从塔架中立即移去发热量,当化学平衡常数较高时,务必依靠提升液体喷洒量以热湿方式带出发热量;次之,因为存有

  少湿润率的问题,在许多情形下需选用本身循环系统才可以确保填充料的基本上湿润,但这类本身循环系统毁坏了倒流的标准。即便如此,填料吸收塔反应器或是液气反映和有机化学吸附的常见机器设备。时紧时松自然压和低电压下,压力降变成基本矛盾时和反映有机溶剂便于出泡时,选用填料吸收塔反应器尤其合适。

  板式塔反应器的液体是持续相而汽体是分散介质,凭借气相色谱根据塔板分散化成气泡而与板上液体相触碰开展化学变化。板式塔反应器适用迅速及中等速度反映。选用多板可以将径向返混减少至少水平,而且它可以在较小的液体流动速度下完成实际操作,进而能在单塔中立即得到很高的高效液相转换率。与此同时,板式塔反应器的液气对流传热指数比较大,可以在板上按置制冷或加温元器件,以融入保持所需溫度的规定。可是板式塔反应器具备气相色谱流动性压力降比较大和对流传热表层较小等缺陷。

  喷淋塔反应器构造比较简单,液体以细微出液的形式分散化于空气中,汽体为持续相,液体为分散介质,具备相触碰总面积金刚级气相色谱压力降小等优势。适用一瞬间、页面和快速响应,也适用转化成固态的反映。洗涤塔反应器具备持水率小和液侧对流传热指数过小,气相色谱和高效液相返混比较明显的缺陷。

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