导语
化学响应器是化工生产的核心设备，其技术的先进程度对化工生产有着重要的影响，直接影响装置的投资规模和生产本钱。是化工生产过程的心脏，从质料经过响应器到我们想要的产品。
反应器的类型
反应器的类型很多，如果按反应器的工作原理来分 , 可以概括为以下几种类型：
一、管式反应器
化工生产中，连续操作的长径大的管式反应器没关系近似算作是理想置换流动反应器（平推流反应器， Plug flow reactor ，简称 PFR ）。它既适用于液相反应，又适用于气相反应。由于 PFR 能继承较高的压力，用于加压反应尤为合适。具有容积小、比外貌大、返混少、反应参数连续变化、易于控制的优点，但对于反应，则有须要管子长，压降大的不敷。
管式反应器类型
1 水平管式反应器
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。高压反映管道的连接选取标准槽对焊钢法兰，可秉承 1600-10000kPa 压力。如用透镜面钢法兰，承受压力可达 10000-20000kPa 。
2 立管式反应器
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 盘管式反应器
管式反响器做成盘管的阵势，设备紧凑，节约空间。但检修比清刷管道较难题。
4 U 形管式反应器
U 形管式反应器的管内设有多孔挡板或搅拌装置，以深化传热与传质过程。 U 形管的直径大，物料停留时间增长，可应用于反应速率较慢的反应。
5 多管并联管式反应器
多管并联组织的管式响应器一般用于气固相响应，比如气相氯化氢和乙炔在多管并联装有固相催化剂的响应器中响应制氯乙烯，气相氮和氢混合物在多管并联装有固相铁催化剂的响应器中合成氨。
6 活塞流反应器
性能特点：
① 反应器的长径比较大。
② 假设不同时刻进入反应器的物料之间不发生逆向混合（返混）。
③ 反响物沿管长宗旨流动，反响岁月是管长的函数，其浓度随流动宗旨从一个截面到另一个截面而变化。
二、釜式反应器
釜式反响器称槽式、锅式反响器，它是万般反响器中组织较为单一且应用较广的一种反响器。它可用进行均相反响，也可用于以液相为主的非均相反响。如非均相液相、液固相、气液相、气液固相等等。
釜式反应器的结构 , 主要由壳体、搅拌装置、轴封和换热装置四大部分组成。
换热装置：
搅拌装置：
1 间歇釜
间歇釜式反应器 , 或称间歇釜。操作明达，易于适应差异操作前提和产物品种，适用于少数量、多品种、响应时间长的产物生产。间歇釜的缺点是：需有装料、卸料等协助操作，产物质量不易稳定。但有些响应过程，如少许发酵响应和聚合响应，兑现连续生产再有困难，还选拔间歇釜。
2 连续釜
连续釜式反应器 , 或称连续釜
3 釜式搅拌反应器
釜式搅拌反映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。此中以立式容器中心搅拌反映器是模范的一种
性能特点：
釜式响应器具有适用的温度和压力边界宽、适应性强、操作弹性大、连续操作时温度浓度便利控制、产物质量一等特性。但用在较高转化率工艺要求时，必要较大容积。在操作前提缓和的处境下操作，如常压、温度较低且低于物料沸点时，应用此类响应器最为普遍。
4 多级串联反应釜
三、固定床反应器
又称填充床反应器，装填有固体催化剂或固体反应物用以兑现反应过程的一种反应器。固体物呈颗粒状，粒径 2 ～ 15mm 当中，堆积成高度的床层。床层静止不动，流体通过床层进行反响。它与流化床反响器及移动床反响器的差异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适时，床层则填装固体反响物。涓流床反响器可归属于固定床反响器，气、液相并流向下通过床层，呈气液固邻接触。
1 轴向绝热式固定床反应器
流体沿轴向自上而下流经床层，床层同外界无热交换。
2 绝热式固定床反应器
下图是绝热式固定床反响器的默示图。它的构造单一，催化剂均匀堆置于床内，床内没有换热装置，预热到温度的反响物料流过床层进行反响可以了。
径向绝热式固定床反应器
流体沿径向流过床层，可选择离心流动或向心流动，床层同外界无热交换。径向响应器与轴向响应器比拟，流体流动的距离短 , 流道截面积较大 , 流体的压力降较小。但径向反应器的组织较轴向反应器复杂。以上两种形势属绝热反应器 , 适用于反应热效应不大 , 或反应系统能承受绝热条件下由反应热效应引起的温度变化的场合。
列管式固定床反应器
多根响应管并联构成。管内或管间置催化剂，载热体流经管管内进行加热或冷却，管径在 25 ～ 50mm 之间，管数可多达上万根。列管式固定床响应器合用于响应热效应较大的响应。另外，尚有由上述基本地势串联组合而成的响应器，称为多级固定床响应器。比如：当响应热效应大或需分段控制温度时，可将多个绝热响应器串联成多级绝热式固定床响应器 , 反应器之间设换热器或增补物料以调节温度，以便在靠近于最好温度前提下操作。
对外换热式固定床反应器
对外换热式反响器以列管式为多。是在管内放催化剂，管间走热载体 ( 用高压水或用高压蒸汽作热载体时，则把催化剂放在管间，而使管内走高压流体 ) 。
多段绝热式固定床反应器
3 自身换热式反应器（ 自热式反应器）
反应前后的物料在床层中自己进行换热称作自热式反应器。
四、流化床反应器
流化床反应器是一种运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。在用于气固体系时，又称沸腾床反应器。流化床反应器在现代物业中的早期应用为 20 世纪 20 年代出现的粉煤气化的温克勒炉；但当代流化反应技术的开发，于是 40 年代煤油催化裂化为代表的。而今，流化床响应器已在化工、煤油、冶金、核财富等部分得到广泛应用。
流化床反应器的床型
与固定床反应器相比，流化床反应器的 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职能，床层内里温度平均，而且易于控制，适用于强放热反映；
3 、便于进行催化剂的连续复生和轮回操作，适于催化剂失活速率高的过程的进行，石油馏分催化流化床裂化的迅速成长就是这一方面的范例例子。
五、移动床反应器
固体颗粒参加的反响器，与固定床反响器相似，分别之处固体颗粒自反响器顶部连续插足，自上而下搬动，由底部卸出。适用于催化剂需连续进行再生的催化反响过程和固相加工反响。
鲁奇炉
钢铁财富和都市煤气财富生长之初，挪动转移床响应器曾被用于煤的气化。 1934 年研制成功的挪动转移床加压气化器，是规模最大的煤气化妆置，其单台日生产才干已达到 1Mm 以上。石油催化裂化发展初期，曾采取移动床反应器，但被流化床反应器和升迁管反应器所取代。如今，应用移动床反应器的重要化工出产过程有连续重整、二甲苯异构化等催化反应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
移动床反应工艺流程
固定床响应器及流化床响应器比拟，移动床响应器的主要优点是固体和流体的停留时间没关系在较大范围内改动，返混较小，对固体物料性状以平平速率变化的响应过程能适用。与此比拟，固定床响应器和流化床响应器适用于固体物料性状变化很慢和的响应过程。移动床响应器的缺点是控制固体颗粒的均匀下移困难。工业出产中偶尔采取模拟移动床以避免上述缺点。
六、涓流床反应器
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，以进行气液固相反响过程的一种反响器。涓流床反响器中催化剂以固定床的地势存在，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熔解，涓流床反响器在加压下操作。火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家产过程。
涓流床反映器在化工出产中有应用，但规模较小，比如用于以三氧化钨为催化剂，由丙烯水合制取异丙醇等。涓流床反映器内的流体流动状况，与填充塔略有差别，气液两相并流向下，不会爆发液泛；催化剂微孔内贮存必定量近于静止的液体。涓流床反映器拔取多段绝热式 , 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。
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，便于达到较高的转化率；
2 、液固比低，液相副反应少；
3 、避免了催比剂细粉的回收问题。缺欠是：温度控制难题；催化剂颗粒内外貌不时未能充分运用；响应过程中催化剂不能连续排出回生。
七、塔式反应器
塔式反应器主要分为以下几种：
1 鼓泡塔反应器
塔内充满液体，气体从反响器底部通入，分散成气泡沿着液体上升，既与液相接触进行反响同时搅动液体以添补传质速率。这类反响器适用于液体加入反响的中速、反响和放热量大的反响。
优点 : 鼓泡塔反响器构造单一、造价低、易控制、易维修、防腐问题易解决，用于高压时无困难。
缺点 : 鼓泡塔内液体返混严重，气泡易产生聚并，故效率较低。
2 填料塔反应器
填料塔所以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。液体从塔顶经液体散布器喷淋到填料上，并沿填料外观流下。气体从塔底送入，经气体散布装置散布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空闲，在填料外观上，气液两相亲密接触进行传质。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，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。
3 板式塔反应器
液体横向流过塔板经溢流堰溢流进入降液管，液体在降液管内开释夹带的气体，从降液管底隙流至下一层塔板。塔板下方的气体穿过塔板上气相通道，如筛孔、浮阀等，进入塔板上的液层鼓泡，气、液接触进行传质。气相离开液层而奔向上一层塔板，进行多级的接触传质。
4 喷淋塔反应器
喷淋塔反响器布局较为简单，液体以藐小液滴的形式分散于气体中，气体为连续相，液体为分散相。
喷淋塔是气膜控制的反响体例，适于瞬间、界面和飞快反响过程。塔内中空，特殊合用于有污泥、沉没和生成固体产物的体例
八、几种组合反应器
1 旋流反应器
旋流反应器是一种新型高效化工反应设备 , 由传统的旋风收尘器与水力旋流器改进而成 , 当外加极少补助设备时可用于高温下的两相或三相反映。工作时流体从切线宗旨进入反映器 , 在离心力、摩擦力和重力等共同作用下 , 各组分均沿反应器内壁旋转向下运动 , 其间各流体组分充分接触并发生反应。最后 , 密度大的组分从反应器下部排出 , 密度小的组分则沿反应器的轴向部位逆流而上 , 从上端排出。
现在在光化学、生物工程和工业领域中的水泥窑外分化、碎屑燃料旋流燃烧、旋涡炉以及沸腾焙烧等有应用。但因为旋流反响器传达特征的研究涉及化学、流体力学、传热传质等多门学科 , 难度较大 , 所以其工作机理研究进展较慢。
2 环流反应器
环流反应器综合了鼓泡塔和机械搅拌釜的优良性能 , 具有响应速率快、布局单一、无板滞传动部件以及易于工程放大等优点 , 是一类高效的气液接触反应设备。环流反应器包孕上升管、下降管、气液分离器和底部邻接段 4 部分。
3 多相组合膜生物反应器
组合膜生物反应器是一种膜分离技术与传统浑水生物料理工艺有机连系的新式水料理与回用设备。精美化工出产过程中排出的有机物质大多有毒且降解 , 严重危害环境 , 因此化工废液的办理日益得到广泛关注。多相组合膜生物响应器技术通过膜组件的高效拆散作用 , 极大提高了分离效率 , 同时膜的隔离过滤作用为之后的生物反应提供了质量分数较高的原料 , 如在固液分离中 , 膜生物反应器中活性污泥的质量浓度可达到 (20000 ～ 30000)mg/L, 由于具有如此高的生物量 , 因此膜反应器对有机物的降解能力非常显著 , 在国内外再生水处理工程中得到了推广应用。
