设备培训教材（下篇） - 图文(2)

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一般来讲，反应物的浓度越大，其反应速度也越快。但反应物的浓度也有一个最适宜的范围。其原因也是多种多样的。如化学反应总是伴随着吸收或放出热量的过程，反应速度越大，单位时间单位反应器容积所放出的或吸收的热量也越大，这就受反应器单位时间单位容积所能吸收或放出的能力限制。否则反应器就不能保证合适的温度条件。

又如有的反应是可逆的（即反应产物可以反过来又声称反应物的反应），随着反应的进行，产物的浓度在不断地增大，逆反应相应增强，这就要求采取措施，将产物不断地从反应区排出。再如：由A、B两种反应物，其中A是贵重原料，需要尽量使其完全反应，以免浪费，在这种情况下，往往加入过量的B。

8.1.3 压力

对于某些反应（例如反应生成物体积比反应物体积小的气相反应和某些气液相反应），提高反应压力，可以强化生产。例如，合成氨的反应就是在高压下进行的；高压聚乙烯是在1500大气压甚至更高的压力下进行生产的。对气体和液体之间的反应，提高反应压力，可使气体在液体中的溶解度提高，也有利于强化生产。对反应前后反应体系的体积增大的反应，则应当在尽量低的压力下进行，或在采用稀释剂进行稀释的情况下进行。例如，烃类裂解反应就是在用水蒸气稀释的情况下进行的。但是压力究竟高到多少或低到什么程度？这个限度往往受压力设备（如压缩机）和反应器的结构与材质的限制。此外，有些化学反应（比如液相反应）受压力的影响不大，多在常压下进行。

8.1.4 催化剂

在进行化学反应时，往往向反应物或反应器内加入某种物质，它能促使化学反应，或使化学反应主要向生成目的的产物方向进行，但其本身的化学性质在反应前后不变，这种物质叫做催化剂。欲使催化剂发挥这种特性，需要给催化剂保持一定的条件。比如，催化剂容易中毒而失去这种特性，为防止催化剂中毒，反应物需很好精制，勿让能使催化剂中毒的物质混入反应器内。有的催化剂在高温下会失去催化特性，要防止温度过高。催化剂颗粒的大小和制备方法都会影响其催化特性。催化剂装填的是否均匀，也影响这种特性的发挥。

8.1.5 反应时间

任何一个反应都需要一定的反应时间，时间短了，有的反应物来不及反应就被排出了反应器，结果降低了转化率。反应时间长了，反应产物本身又可能发生别的反应，产品进一步转化成非目的产物。所以，任何一个特定的反应，都要求一个较适宜的反应时间。如果反应器是分批地加料，一批物料加入反应器后，保持一定的温度和压力等反映条件，让反应器内的反应物发生化学反应，经过一定时间后出料。在这种场合，所有反应物在反应器内停留时间都是相等的。这个停留时间就是反应时间。

但是，如果我们操作的反应器是连续地从反应器进口加入反应物，同时又连续不断地从反应器的出口放出产物，这种场合，反应物在反应器内的停留时间（也称反应

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时间）就不能直接测出，而需要间接计算得到。反应时间看起来似乎是一个很简单的问题，但要做到使所有的分子（包括反应物和反应产物的分子）在反应器内的停留时间都相等，却并非容易的事。

8.1.6 物料的流动与混合

物料在反应器内的流动与混合状况，对反应器性能的影响非常大。它是反应条件中最基本的、不可忽视的条件之一。它与前面提到的反应时间密切相关，也是一个十分复杂的问题。

8.2 反应器的基本类型

工业中的化学反应有数百种，但是，工业中的反应器却只有几十种。这是因为尽管每个反应器的操作条件不可能完全相同，但某些反应的反应条件却大体相同，或大同小异。反应条件大体相同的那些反应，可以在同一类反应器内进行。

不同形式的反应器，都有其各自独特的结构特征，都有其独特的操作要求。反应器的分类是抓住主要的共同特征进行分类。反应器的主要特征有一些几个方面：反应器内物料的集聚状态、反应器的操作方式、反应器的结构形式、反应器的换热方式等。

根据反应物的相态，可以将化学反应作如下分类：

气相反应

均相（单相）反应 液相反应

固相反应（极少）

化学反应

气液相反应 非均相（多相）反应 液液相反应 气固相反应 气液固三相反应

相应地工业反应器亦分为：

气相反应器 均相反应器

液相反应器

工业反应器

气液相反应器 非均相（多相）反应器 液液相反应器 气固相反应器 气液固三相反应器

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8.2.1 管式、槽式和塔式反应器

按反应器的外形，可将反应器分为管式、槽式和塔式三大类： 一、管式反应器

管式反应器的基本部件，从外形上看是由各种类型的管子构成的，故称为管式反应器。它们的结构特征是，反应器长度与其直径之比（长径比）一般大于50—100。这类反应器可以有多根管子串联或并联所组成。前者多用于气相反应和气液相反应，后者主要用于气固相反应。

二、槽式反应器

槽式反应器的外形与管式反应器相反，它不是细长的，而是短粗的，长径比一般为1—3左右。所以外形很象槽，故称为槽式反应器。槽式反应器有时也叫做反应锅或反应釜。常压下操作的槽形反应器叫做反应锅，高压下操作的槽形反应器叫做反应釜或高压釜。

三、塔式反应器

塔式反应器的外形介于管式和槽式两类反应器之间，有些象中国古代塔式建筑物，故称为塔式反应器。这种反应器的基本结构特征是长径比约在8—30左右。

塔式反应器的总类很多，如填料塔、鼓泡塔、泡罩塔、筛板塔等。塔式反应器主要用于多相反应，其中主要是气液反应、液液反应、气固流化床反应和固态三相反应（滴流床反应器）。

按反应器外形对反应器进行分类的主要依据是它们的长径比数量上的差异。然而，长径比这种简单的数量上的差异，且引起了它们之间性质上的差异——反应器性能方面质的区别。

概括起来：在管式反应器内细心操作的情况下，可能使物料在反应器内停留时间相等或接近相等；在槽形反应器内连续进出料的情况下，很难甚至不可能使物料停留时间相等或接近相等。由此，这两类反应器对化学反应的不同作用就不难理解了。

可以想象，塔式反应器内分子的停留时间的分布状况将介于管式和槽式反应器两者之间或 …… 此处隐藏：2323字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……