反应器结构及工作原理图解

-反响器构造及工作原理图解小7：这里给大家介绍一下常用的反响器设备，主要有以下类型：管式反响器。由长径比较大的空管或填充管构成，可用于实现气相反响和液相反响。釜式反响器。由长径比较小的圆筒形容器构成，常装有机械搅拌或气流搅拌装置，可用于液相单相反响过程和液液相、气液相、气液固相等多相反响过程。用于气液相反响过程的称为鼓泡搅拌釜见鼓泡反响器；用于气液固相反响过程的称为搅拌釜式浆态反响器。有固体颗粒床层的反响器。气体或(和)液体通过固定的或运动的固体颗粒床层以实现多相反响过程，包括固定床反响器、流化床反响器、移动床反响器、涓流床反响器等。塔式反响器。用于实现气液相或液液相反响过程的塔式设备，包括填充塔、板式塔、鼓泡塔等见彩图。一、管式反响器一种呈管状、长径比很大的连续操作反响器。这种反响器可以很长，如丙烯二聚的反响器管长以公里计。反响器的构造可以是单管，也可以是多管并联；可以是空管，如管式裂解炉，也可以是在管填充颗粒状催化剂的填充管，以进展多相催化反响，如列管式固定床反响器。通常，反响物流处于湍流状态时，空管的长径比大于50；填充段长与粒径之比大于100(气体)或200液体，物料的流动可近似地视为平推流。分类：1、水平管式反响器由无缝钢管与U形管连接而成。这种构造易于加工制造和检修。高压反响管道的连接采用标准槽对焊钢法兰，可承受1600-10000kPa压力。如用透镜面钢法兰，承受压力可达10000-20000kPa。2、立管式反响器立管式反响器被应用于液相氨化反响、液相加氢反响、液相氧化反响等工艺中。3、盘管式反响器将管式反响器做成盘管的形式，设备紧凑，节省空间。但检修和清刷管道比较困难。4、U形管式反响器U形管式反响器的管设有多孔挡板或搅拌装置，以强化传热与传质过程。U形管的直径大，物料停留时间增长，可应用于反响速率较慢的反响。5、多管并联管式反响器多管并联构造的管式反响器一般用于气固相反响，例如气相氯化氢和乙炔在多管并联装有固相催化剂的反响器中反响制氯乙烯，气相氮和氢混合物在多管并联装有固相铁催化剂的反响器中合成氨。性能特点：1、由于反响物的分子在反响器停留时间相等，所以在反响器任何一点上的反响物浓度和化学反响速度都不随时间而变化，只随管长变化。2、管式反响器具有容积小、比外表大、单位容积的传热面积大，特别适用于热效应较大的反响。3、由于反响物在管式反响器中反响速度快、流速快，所以它的生产能力高。4、管式反响器适用于大型化和连续化的化工生产。5、和釜式反响器相比较，其返混较小，在流速较低的情况下，其管流体流型接近与理想流体。6、管式反响器既适用于液相反响，又适用于气相反响。用于加压反响尤为适宜。此外，管式反响器可实现分段温度控制。其主要缺点是，反响速率很低时所需管道过长，工业上不易实现。二、釜式反响器釜式反响器也称槽式、锅式反响器，它是各类反响器中构造较为简单且应用较广的一种。主要应用于液液均相反响过程，在气液、液液非均相反响过程中也有应用。在化工生产中，既适用于间歇操作过程，又可单釜或多釜串联用于连续操作过程，但在间歇生产过程应用最多。1、间歇釜间歇釜式反响器,或称间歇釜。操作灵活，易于适应不同操作条件和产品品种，适用于小批量、多品种、反响时间较长的产品生产。间歇釜的缺点是：需有装料和卸料等辅助操作，产品质量也不易稳定。但有些反响过程，如一些发酵反响和聚合反响，实现连续生产尚有困难，至今还采用间歇釜。2、连续釜连续釜式反响器,或称连续釜3、釜式搅拌反响器釜式搅拌反响器有立式容器中心搅拌、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响器是最典型的一种常用搅拌器及流型示意性能特点：釜式反响器具有适用的温度和压力围宽、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。但用在较高转化率工艺要求时，需要较大容积。通常在操作条件比较缓和的情况下操作，如常压、温度较低且低于物料沸点时，应用此类反响器最为普遍。三、固定床反响器又称填充床反响器，装填有固体催化剂或固体反响物用以实现多相反响过程的一种反响器。固体物通常呈颗粒状，粒径215mm左右，堆积成一定高度或厚度的床层。床层静止不动，流体通过床层进展反响。它与流化床反响器及移动床反响器的区别在于固体颗粒处于静止状态。固定床反响器主要用于实现气固相催化反响，如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器、烃类蒸汽转化炉等。用于气固相或液固相非催化反响时，床层则填装固体反响物。涓流床反响器也可归属于固定床反响器，气、液相并流向下通过床层，呈气液固相接触。固定床反响器有三种根本形式：1、轴向绝热式固定床反响器流体沿轴向自上而下流经床层，床层同外界无热交换。2、径向绝热式固定床反响器流体沿径向流过床层，可采用离心流动或向心流动，床层同外界无热交换。径向反响器与轴向反响器相比，流体流动的距离较短,流道截面积较大,流体的压力降较小。但径向反响器的构造较轴向反响器复杂。以上两种形式都属绝热反响器,适用于反响热效应不大,或反响系统能承受绝热条件下由反响热效应引起的温度变化的场合。3、列管式固定床反响器由多根反响管并联构成。管或管间置催化剂，载热体流经管间或管进展加热或冷却，管径通常在2550mm之间，管数可多达上万根。列管式固定床反响器适用于反响热效应较大的反响。此外，尚有由上述根本形式串联组合而成的反响器，称为多级固定床反响器。例如：当反响热效应大或需分段控制温度时，可将多个绝热反响器串联成多级绝热式固定床反响器,反响器之间设换热器或补充物料以调节温度，以便在接近于最正确温度条件下操作。性能特点：优点：1、返混小，流体同催化剂可进展有效接触，当反响伴有串联副反响时可得较高选择性。2、催化剂机械损耗小。3、构造简单。缺点：1、传热差，反响放热量很大时，即使是列管式反响器也可能出现飞温反响温度失去控制，急剧上升，超过允许围。2、操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再生的反响一般不宜使用，常代之以流化床反响器或移动床反响器。固定床反响器中的催化剂不限于颗粒状，网状催化剂早已应用于工业上。目前，蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。四、流化床反响器流化床反响器是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，并进展气固相反响过程或液固相反响过程的反响器。在用于气固系统时，又称沸腾床反响器。流化床反响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；但现代流化反响技术的开拓，是以40年代石油催化裂化为代表的。目前，流化床反响器已在化工、石油、冶金、核工业等部门得到广泛应用。性能特点：与固定床反响器相比，流化床反响器的优点是：1、可以实现固体物料的连续输入和输出；2、流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能，床层部温度均匀，而且易于控制，特别适用于强放热反响；3、便于进展催化剂的连续再生和循环操作，适于催化剂失活速率高的过程的进展，石油馏分催化流化床裂化的迅速开展就是这一方面的典型例子。然而，由于流态化技术的固有特性以及流化过程影响因素的多样性，对于反响器来说，流化床又存在很明显的局限性：1、由于固体颗粒和气泡在连续流动过程中的剧烈循环和搅动，无论气相或固相都存在着相当广的停留时间分布，导致不适当的产品分布，降低了目的产物的收率；2、反响物以气泡形式通过床层，减少了气-固相之间的接触时机，降低了反响转化率；3、由于固体催化剂在流动过程中的剧烈撞击和摩擦，使催化剂加速粉化，加上床层顶部气泡的爆裂和高速运动、大量细粒催化剂的带出，造成明显的催化剂流失；4、床层的复杂流体力学、传递现象，使过程处于非定常条件下，难以提醒其统一的规律，也难以脱离经历放大、经历操作。五、移动床反响器一种用以实现气固相反响过程或液固相反响过程的反响器。在反响器顶部连续参加颗粒状或块状固体反响物或催化剂，随着反响的进展，固体物料逐渐下移，最后自底部连续卸出。流体则自下而上或自上而下通过固体床层，以进展反响。由于固体颗粒之间根本上没有相对运动，但却有固体颗粒层的下移运动，因此，也可将其看成是一种移动的固定床反响器。鲁奇炉钢铁工业和城市煤气工业开展之初，移动床反响器就曾被用于煤的气化。1934年研制成功的移动床加压气化器鲁奇炉，至今仍是规模最大的煤气化装置，其单台日生产能力已到达1Mm以上。石油催化裂化开展初期，曾采用移动床反响器，但现已被流化床反响器和提升管反响器所取代。目前，应用移动床反响器的重要化工生产过程有连续重整、二甲苯异构化等催化反响过程和连续法离子交换水处理过程。三塔式移动床工艺流程图移动床反响工艺流程性能特点：与固定床反响器及流化床反响器相比，移动床反响器的主要优点是固体和流体的停留时间可以在较大围改变，返混较小与固定床反响器相近，对固体物料性状以中等速度以小时计变化的反响过程也能适用。与此相比，固定床反响器和流化床反响器分别仅适用于固体物料性状变化很慢以月计和很快以分、秒计的反响过程。移动床反响器的缺点是控制固体颗粒的均匀下移比较困难。工业生产中有时采用模拟移动床以防止上述缺点见固定床传质设备。六、涓流床反响器又称滴流床反响器，是气体和液体并流通过颗粒状固体催化剂床层，以进展气液固相反响过程的一种反响器见图。涓流床反响器中催化剂以固定床的形式存在，故这种反响器也可视为固定床反响器的一种。为了有利于气体在液体中的溶解，涓流床反响器常在加压下操作。石油炼制中的加氢裂化和加氢脱硫，是应用大型涓流床反响器的工业过程。涓流床反响器在化工生产中也有应用，但规模较小，例如用于以三氧化钨为催化剂，由丙烯水合制取异丙醇等。涓流床反响器的流体流动状况，与填充塔略有不同，气液两相并流向下，不会发生液泛；催化剂微孔贮存一定量近于静止的液体。涓流床反响器通常采用多段绝热式,在段间换热或补充物料以调节温度;每段顶部设置分布器使液流均布，以保证催化剂颗粒的充分润湿。性能特点：与气液固相反响过程常用的浆态反响器相比，涓流床反响器的主要优点是：1、返混小，便于到达较高的转化率；2、液固比低，液相副反响少；3、防止了催比剂细粉的回收问题。缺点是：温度控制比较困难；催化剂颗粒外表往往未能充分利用；反响过程中催化剂不能连续排出再生。七、塔式反响器塔式反响器主要分为以下几种：1、鼓泡塔反响器鼓泡塔反响器广泛应用于液体相也参与反响的中速、慢速反响和放热量大的反响。例如，各种有机化合物的氧化反响、各种石蜡和芳烃的氯化反响、各种生物化学反响、污水处理曝气氧化和氨水碳化生成固体碳酸氢铵等反响，都采用这种鼓泡塔反响器。2、填料塔反响器填料塔反响器是广泛应用于气体吸收的设备，也可用作气、液相反响器，由于液体沿填料外表下流，在填料外表形成液膜而与气相接触进展反响，故液相主体量较少。适用于瞬间反响、快速和中速反响过程。例如，催化热碱吸收CO2、水吸收NO*形成硝酸、水吸收HCl生成盐酸、吸收SO3生成硫酸等通常都使用填料塔反响器。填料塔反响器具有构造简单、压降小、易于适应各种腐蚀介质和不易造成溶液起泡的优点。填料塔反响器也有不少缺点。首先，它无法从塔体中直接移去热量，当反响热较高时，必须借助增加液体喷淋量以显热形式带出热量；其次，由于存在最低润湿率的问题，在很多情况下需采用自身循环才能保证填料的根本润湿，但这种自身循环破坏了逆流的原则。尽管如此，填料塔反响器还是气液反响和化学吸收的常用设备。特别是在常压和低压下，压降成为主要矛盾时和反响溶剂易于起泡时，采用填料塔反响器尤为适合。3、板式塔反响器板式塔反响器的液体是连续相而气体是分散相，借助于气相通过塔板分散成小气泡而与板上液体相接触进展化学反响。板式塔反响器适用于快速及中速反响。采用多板可以将轴向返混降低至最小程度，并且它可以在很小的液体流速下进展操作，从而能在单塔中直接获得极高的液相转化率。同时，板式塔反响器的气液传质系数较大，可以在板上安置冷却或加热元件，以适应维持所需温度的要求。但是板式塔反响器具有气相流动压降较大和传质外表较小等缺点。4、喷淋塔反响器喷淋塔反响器构造较为简单，液体以细小液滴的方式分散于气体中，气体为连续相，液体为分散相，具有相接触面积大和气相压降小等优点。适用于瞬间、界面和快速反响，也适用于生成固体的反响。喷淋塔反响器具有持液量小和液侧传质系数过小，气相和液相返混较为严重的缺点。喷淋塔反响器.jpg(232.09 KB, 下载次数: 9)下载保存到相册2021 -3-28 10:48 上传. z