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反应器(反应釜)的结构和工作原理

作者:一诺医用化工容器 日期:2022-10-27 14:26:53 点击数:

反应器是一种实现反应过程的设备,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。

按操作方式分


1、间歇釜式反应器或称间歇釜


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、反应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。但有些反应过程,如一些发酵反应和聚合反应,实现连续生产尚有困难,至今还采用间歇釜。



间歇操作反应器系将原料按一定配比一次加入反应器,待反应达到一定要求后,一次卸出物料。连续操作反应器系连续加入原料,连续排出反应产物。当操作达到定态时,反应器内任何位置上物料的组成、温度等状态参数不随时间而变化。半连续操作反应器也称为半间歇操作反应器,介于上述两者之间,通常是将一种反应物一次加入,然后连续加入另一种反应物。反应达到一定要求后,停止操作并卸出物料。



间歇反应器的优点是设备简单,同一设备可用于生产多种产品,尤其适合于医药、染料等工业部门小批量、多品种的生产。另外,间歇反应器中不存在物料的返混,对大多数反应有利。缺点是需要装卸料、清洗等辅助工序,产品质量不易稳定。



2、连续釜式反应器,或称连续釜


可避免间歇釜的缺点,但搅拌作用会造成釜内流体的返混。在搅拌剧烈、液体粘度较低或平均停留时间较长的场合,釜内物料流型可视作全混流,反应釜相应地称作全混釜。在要求转化率高或有串联副反应的场合,釜式反应器中的返混现象是不利因素。此时可采用多釜串联反应器,以减小返混的不利影响,并可分釜控制反应条件。


大规模生产应尽可能采用连续反应器。连续反应器的优点是产品质量稳定,易于操作控制。其缺点是连续反应器中都存在程度不同的返混,这对大多数反应皆为不利因素,应通过反应器合理选型和结构设计加以抑制。

按结构分


一、管式反应器



由长径比较大的空管或填充管构成,可用于实现气相反应和液相反应。

性能特点:


1、由于反应物的分子在反应器内停留时间相等,所以在反应器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间而变化,只随管长变化。

2、管式反应器具有容积小、比表面大、单位容积的传热面积大,特别适用于热效应较大的反应。

3、由于反应物在管式反应器中反应速度快、流速快,所以它的生产能力高。

4、管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。

5、和釜式反应器相比较,其返混较小,在流速较低的情况下,其管内流体流型接近与理想流体。

6、管式反应器既适用于液相反应,又适用于气相反应。用于加压反应尤为合适。

此外,管式反应器可实现分段温度控制。其主要缺点是,反应速率很低时所需管道过长,工业上不易实现。



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