管式反应器
管式反应器原理
管式反应器的基本原理管式反应器是一种常见的化学反应器，用于高效地进行化学反应。
它具有许多优点，如高热交换效率、较高的反应速率和较小的体积，因此在工业生产中得到了广泛应用。
本文将详细解释管式反应器的基本原理，包括结构、工作原理以及优缺点。
1. 结构管式反应器由一个或多个管子组成，这些管子通常是圆柱形的，并且可以水平或垂直安装。
管子的直径和长度可以根据反应的要求进行选择。
管子内部通常有一个反应物流动的管道，以及一个或多个加热或冷却的外壳。
管式反应器的结构可以分为两种类型：•单通道管式反应器：只有一个管道，反应物从一端进入，产物从另一端流出。
•多通道管式反应器：有多个平行的管道，反应物可以同时进入不同的管道，产物可以同时从不同的管道流出。
2. 工作原理管式反应器的工作原理基于连续流动的原理。
反应物通过管道进入反应器，经过一定的停留时间后，产生反应并生成产物。
产物随后从反应器流出。
在整个过程中，反应物和产物保持连续流动状态。
管式反应器的工作原理可以分为以下几个步骤：2.1 进料反应物通过管道进入反应器。
为了确保反应物在反应过程中的均匀分布，通常会采取一些措施，如使用分布器或进料管。
2.2 反应反应物在管道中与催化剂或其他反应条件接触，发生化学反应。
反应的速率取决于反应物的浓度、反应温度和反应物与催化剂之间的接触面积等因素。
2.3 冷却或加热在一些反应中，需要对反应物进行冷却或加热，以控制反应的温度。
在管式反应器中，可以通过外壳中的冷却或加热介质对管道进行冷却或加热。
2.4 反应停留时间反应物在管道中停留的时间被称为反应停留时间。
反应停留时间可以通过管道的长度和流速来控制。
较长的管道长度和较低的流速会导致较长的反应停留时间。
2.5 产物收集产物在反应过程中生成，并从管道中流出。
在一些反应中，产物可能需要经过进一步的处理，如冷却、分离或纯化。
3. 优缺点管式反应器相比其他类型的反应器具有许多优点，但也存在一些缺点。
管式反应器结构、流程及仪表介绍
管式反应器结构、流程及仪表介绍全文共四篇示例，供您参考第一篇示例：管式反应器是一种常见的化工设备，用于在一定条件下进行化学反应。
它的结构、流程和仪表的设计及运用对于生产过程起着至关重要的作用。
下面我们将介绍一份关于管式反应器结构、流程及仪表方面的详细内容。
一、管式反应器的结构管式反应器通常由反应器主体、加热装置、搅拌装置和控制系统组成。
其中反应器主体是由管道、容器和支撑构件构成的，通常采用不锈钢或碳钢材料制造，以确保其具有良好的耐压性、耐腐蚀性和密封性能。
加热装置主要包括外部加热方式和内部加热方式，以确保反应物在适当的温度下进行化学反应。
搅拌装置则能够保证反应物在反应器内充分混合，使反应过程更加均匀。
控制系统则通过传感器、执行器和控制器来监控和调节反应器的各项参数，从而确保反应过程的安全、稳定和高效。
二、管式反应器的流程管式反应器的流程通常包括加料、反应、卸料和清洗等步骤。
需要将反应物通过管道加入反应器主体中，然后通过加热装置使反应物达到所需的温度。
在反应过程中，搅拌装置将反应物进行充分混合和反应，直至达到反应末态。
接着，对反应产物进行卸料处理和清洗反应器，清除残留物和污垢，为下一轮的生产做好准备。
三、管式反应器的仪表介绍管式反应器的仪表通常包括温度传感器、压力传感器、液位传感器、流量计和控制器等。
温度传感器用于实时监测反应器内部的温度变化，确保反应温度的稳定性。
压力传感器用于监测反应器内部的压力变化，保证反应过程的安全性。
液位传感器用于监测反应物的液位变化，确保反应器内反应物的稳定供应和控制。
流量计用于测量反应物的流量，控制反应物的进出流程。
控制器则根据传感器所得的数据来对反应器进行自动控制，以确保反应过程的精准性和稳定性。
总结：管式反应器作为一种重要的化工设备，在化学生产过程中扮演着不可替代的角色。
正确的结构设计、合理的操作流程以及精准的仪表控制，对于保证生产过程的安全、高效和稳定至关重要。
管式反应器.
流程说明
一、 来自界区的烯烃在液位控制下进入D201 烯烃原料罐，经烯烃回收单元回收的烯烃也 送入D201，混合后的烯烃经进料泵 P200A/B 送进反应器系统。
二、来自界区的催化剂在流量控制下，进入 第一个环管反应器 R201。来自界区的氢气在 流量控制下，分两路分别进入R201和R202。
三、两个环管反应器内浆液的温度是通过 其反应器夹套中闭路循环的脱盐水系统 来控制的。
管式反应器传热方式
烟道气加热： 当反应的温度要求较高时，一般利用煤气， 天然气，石油加工废气或燃料油等燃烧 时产生的高温烟道气作为热源通过辐射 传热直接：聚丙烯的生产 环管聚丙烯通过催化剂的引发，在一 定温度和压力下烯烃单体聚合成聚烯烃， 聚合后的浆液经蒸汽加热后，高压闪蒸， 分离出的烯烃经烯烃回收系统回收循环 使用，聚合物粉末部分送入下一工段。
目 录
1. 2. 3. 4. 管式反应器简介 管式反应器的结构 管式反应器的传热方式 管式反应器的应用
管式反应器简介
在化工生产中，常常把反应器长度远大于其直 径即高径比大于100的一类反应器统称为管式反 应器。管式反应器是化工生产中应用较多的一种 连续操作反应器，在20 世纪40 年代起开始开发 应用。主要特点：比表面积大，容积小，返混少， 且能承受较高的压力，反应操作易于控制，但反 应器的压降较大，动力消耗大。 应用举例：乙酸裂解制乙烯酮，乙烯高压 聚合，对苯二甲酸酯化，椰子油加氢制脂肪醇等。
3.盘管式反应器 将管式反应器做成 盘管的形式，设备紧 凑，节省空间，但检 修和清刷管道比较麻 烦。
5
4. U形管式反应器
如图所示，U形管式反 应器的管内设有多孔挡 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 时间长，可应用于反应 速率较慢的反应。
管式反应器
（５）多管并联管式反应器
多管并联结构的管式 反应器一般用于气固 相反应，例如气相氯 化氢和乙炔在多管并 联装有固相催化剂的 反应器中反应制氯乙 烯，气相氮和氢混合 物在多管并联装有固 相铁催化剂的反应器 中合成氨。
管式反应器的加热或冷却可采用各种方式
(1)管或夹套传热，如图3.1、3.2（a）、3.2（b）等所示的反应 器，均可用套管或夹套传热结构。
管式反应器的分类
管式反应器是应用较多的一种连续操作 反应器，常用的管式反应器有以下几种 类型：
(1)水平管式反应器 图3.1给出的是进行气相或均 液相反应常用的一种管式反应器， 由无缝钢管与U形管连接而成。这种结构易于 加工制造和检修。高压反应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。 图3.1
图3.8 弯管
管式反应器的结构
三，密封环 套管式反应器的密封环为透镜环。
透镜环有两种形状。一种是圆柱形的， 另一种是带接管的T形透镜环，如图3.9. 圆柱形透镜环用反应器内管同一材质制 成。带接管的T形透镜环是安装测温、测 压元件用的。
图3.9 带接管的T形透镜环
管式反应器的结构
四，管件 反应器的连接必须按规定的紧固力矩进行。所以对法兰、
炉型 目前国际上应用较广的管式裂解炉有短停留时间炉、 超选择性炉、林德- 西拉斯炉、超短停留时间炉。从而实现了 0.3s以下的短停留时间。
一，管式裂解炉
应加用热管 均式匀反且应热器强短一度停流高化，留床从时造而粒实间器现炉生了产0. 球粒状磷酸二铵的工艺流程图如下： SRT-Ⅰ型由是等径鲁管姆组成斯；公司在60和70年代开发的炉 （晶2种）颗型管粒式（由反晶S应种R器T料）具仓有下，容星有积形小加三、料种比器表加:面即入大流S、化R单T床-位，Ⅰ容流积、化的床S传出R热T料-面由1积振Ⅱ大动，输特送别机适进用行于控热制效。应较大的反应。 裂解产及物S离R开T反-Ⅲ应管型后（立即图进3入.急1冷1）锅炉，骤炉冷，管以比中止表反面应。较大， 而内后壁者 粘其的结中造，粒从S过而RT程影-是响Ⅱ在生又氨产化的可粒连分化续机进为中行高进。行选，择存在性返(料H比S大)和、产高品生粒度不均匀、氨逸出率较大等缺点，而且造粒物料极易在氨化粒化机 它包括产直能管、力弯管(、H密C)封两环、种法。兰及SR紧T固-件Ⅰ、型温度由补等偿器径、管传热组夹套及联络管和机架等几部分。 管 管式式反反成应 应；器 器的 可S加 用RT热 于-或 气Ⅱ冷 相及却、可 均S采 液RT用 相-各 、Ⅲ种 非则方 均式 液为相前、气细液后相、粗气的固相变、径固相等反应。 反应管管管，径为四2股～7平in（行1in进等于料2.以强化前期加热，缩短 反管应式器 反停出应留口器与的时一加间短热管或和以冷后螺却纹可期连采降接用，各低并种烃把方物式分料压出口，内从径缩而至提Ø7高选 反应器择机性架用。桥按梁钢照焊生接成产整能体。力的要求，每台炉可装 图3.11 三种SRT炉的反应管排列方式 裂(3)解短炉路1管6电、悬流吊加2在4热或辐，射将3室2低个中电央压管。、组大电，流增的电加源乙直接烯通产到管率壁。上，裂使解电能转变为热能。 用于烃产类物裂解离制开乙烯反及应其相管关后产品迅的速一种进生入产设一备种，为专目用前世急界冷上大型石油化工厂所普遍采用。 管4-带式接反锅管应炉的器T一(形种U透S呈X镜管)环状，；、由长径于比三很大种的反连续应操管作反采应用器。了不同 每一个的盘管管是径由及许多排半列径不方同式的半，圆其形管工子艺相连特接性成螺差旋异形式较，大螺旋中央留出Φ400mm的空间，便于安装和检修。
管式反应器结构、流程及仪表介绍
管式反应器结构、流程及仪表介绍管式反应器是一种常用的化工设备，用于进行化学反应。
它的结构由一个长而细的管道组成，通常是水平放置的。
管式反应器的流程是通过将反应物注入管道中，并在管道内进行反应，最后将产物从管道中取出。
管式反应器的运行过程需要监测和控制，这就需要使用各种仪表来实现。
管式反应器的结构非常简单，通常由管道、进料口、出料口和反应介质注入口组成。
管道是整个反应过程的核心部分，反应物在管道内进行混合和反应。
进料口用于将反应物注入到管道中，出料口用于将产物从管道中取出。
反应介质注入口则用于向管道中注入反应介质，以保持反应温度和压力的稳定。
在管式反应器的流程中，首先需要将反应物注入到管道中。
反应物可以是液体、气体或固体，具体根据反应类型而定。
然后，反应物在管道中混合并进行反应。
反应过程中，可以通过控制反应温度、压力和反应物的流速来调节反应速率和产物的选择性。
最后，产物从管道中取出，并进行后续的分离和纯化处理。
为了监测和控制管式反应器的运行过程，需要使用各种仪表。
常见的仪表包括温度计、压力计、流量计和浓度计等。
温度计用于测量管道中的温度，以确保反应温度的稳定。
压力计用于测量管道中的压力，以确保反应压力的控制在安全范围内。
流量计用于测量反应物的流速，以控制反应速率。
浓度计用于测量管道中反应物的浓度，以控制产物的选择性。
管式反应器是一种常用的化工设备，用于进行化学反应。
它的结构简单，流程清晰，并通过使用各种仪表来实现监测和控制。
通过合理的操作和控制，管式反应器可以实现高效的化学反应，并产生优质的化学产品。
第四章管式反应器
流体相中的反应物需向面体催化剂表面上传递，生成的反应产 物又需作反方向传递。 与化学反应进行的同时必然产生一定的热效应，于是固体催化 剂与流体间还存在着热量传递。 那么，固体催化剂上反应组分的浓度与流体相将是不同的；固 体催化剂的温度也与流体的温度不同。 如果两者间的传质和传热的速率很大，则两者的浓度及温度的 差异将很小。虽为多相催化反应，若忽略这些差异，则在动力 学表征上与均相反应并无两样。所以，根据这种简化假定而建 立的模型称为拟均相模型。 拟均相模型：忽略相间传递对反应的影响的模型。
已不足以描述整个反应过程，需分别对各关键组分作 物料衡算，以获得管式反应器的设计方程组。 如果在反应器中存在K个独立反应，就需要确定K个 组分来描述反应系统的状态，因此就需要可建立 K个 物料衡算方程。 dFi
Vr 0, Fi Fi 0 , i 1,2,K 同单一反应一样，只要将i组分的摩尔流量与转化速 率变化为转化率的函数，就可积分求出反应器体积。 实际反应过程中更关心反应的收率与选择性。
即所有流体粒子均以相同速度从进口向出口运动，就像一个活
塞一样有序地向前移动，故称之为活塞流。
3
活塞流假设（ Plug (Piston) Flow Reactor 简称PFR ）
返混(Back mixing) ：在反应器中停留时间不同的流体粒子之间的
混合。返混又称逆向混合。 所谓逆向混合指的是时间概念上的逆向，既然活塞流假设径向流速 分布均匀，那么在同一横截面上所有流体粒子的停留时间必然相同， 自然不存在逆向混合。 活塞流模型还假设在流体流动的方向上即轴向上不存在流体的返混， 就整个反应器而言，如符合活塞流假设，则同一时刻进入反应器的 流体粒子必定在另一时刻里同时离开，即所有流体粒子在反应器内 的停留时间相同。（间歇反应器也是如此，因此间歇反应器中也不 存在返混） 活塞流反应器虽然不存在返混，但由于流体的主体流动和发生化学 反应的结果，各个横截面上反应物料的浓度和温度则可以是各不相 同的 。
第四章管式反应器_反应工程上课简版
4.3 管式与釜式反应器反应体积的比较
图分析比较
(a)1/-RA随xA的增大呈单调上升 (b)1/-RA随xA的增大呈单调上升
(c)1/-RA具有极小值
4.3 管式与釜式反应器反应体积的比较
比较管式与釜式反应器的收率
(a) 选择性随转化率的增加而减小 (b) 选择性随转化率的增加而增大
习题
4.7 拟设计一等温反应器进行下列液相反应：
A B R, rR k1C AC B
2 2 A S , rS k2C A
目的产物为R，且R与B极难分离。试问： （1）目的产物瞬时选择性表达式？ （2）在原料配比上有何要求？ （3）若采用活塞流反应器，应采用什么样的加料方式？ （4）如用半间歇反应器，应采用什么样的加料方式？
4.4 循环反应器
Vr (1 )Q0c A0 X Af
1
X Af
dX A ( A )
0, XA0 0
, X A0 X Af
当ψ ≥25时，即可认为反应器达到了 全混状态。
4.5 变温管式反应器
活塞流反应器的热量衡算
活塞流反应器的热量衡算示意图 控制体：反应体积为dVr的微元段，微元段长度为dZ， 转化率的变化为dxA、温度变化为dT。
管式反应器的热量衡算
------管式反应器轴向温度分布方程
dT GwA0 (H r )Tr dX A U Gcpt 4 (TC T ) dZ MA dZ dt
------管式反应器中反应温度与转化率的关系
绝热管式反应器
wA0 (H r )Tr dT dX A M Ac pt
Q0C A0 X Af
A
多釜串联全混流反应器体积：
管式反应器
(1)水平管式反应器 图3.1给出的是进行 气相或均液相反应常用的一种管式反应 器，由无缝钢管与U形管连接而成。这 种结构易于加工制造和检修。高压反应 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)立管式反应器
图3.2给出几种立管式反应 器。图3.2（a）为单程式 立管式反应器，图3.2（b ）为带中心插入管的立管 式反应器。有时也将一束 立管安装在一个加热套筒 内，以节省安装面积，如 图3.2（c）所示。 立管式反应器被应用于 液相氨化反应、液相加氢 反应、液相氧化反应等工 艺中。
（a）单程式
（b）中心插入管式
管 式 反 应 器 的 特 点
（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。
邻硝基氯苯胺化
图3.16 用管式反应器生产邻硝基苯胺的工艺流程图 1-高压计量泵；2-混合器；3-预热器； 4-高压管式反应器；5-减压阀；6-氨蒸发器； 7-脱氨塔；8-脱氨塔釜
邻硝基氯苯胺化
图3.16即是用管式反应器生产邻硝基苯胺的 流程图，用高压计量泵分别将已配好的浓氨水 和熔融的邻硝基氯苯按15：1的物质的量之比 连续送入管式反应器中，管式反应器可采用短 路电流或道生油加热，反应物料在管道中呈湍 流状态，控制反应温度在225-230℃，物料在 反应管道中的停留时间约20分钟。通过减压阀 后已降为常压的反应物料，经脱氨装置回收过 量的氨，再经冷却结晶和离心过滤，即得到成 品邻硝基苯胺。
管式反应器和釜式反应器
应用范围
适用于多种类型的反应，尤其是有 固体催化剂的反应
பைடு நூலகம்
适用于大规模的工业生产
添加标题
添加标题
适用于高压、高温的反应条件
添加标题
添加标题
适用于需要搅拌或混合的反应
优缺点分析
优点：釜式反应器适用于多种反应类型，如聚合、缩合、烷基化等；操作简单，易于控制。 缺点：釜式反应器由于搅拌作用，使得能耗较高；同时，反应釜体积较大，使得设备投资成本较高。
管式反应器和釜式反 应器的比较
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汇报人：XX
目录 /目录
01
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02
管式反应器
03
釜式反应器
04
比较与选择
01 添加章节标题
02 管式反应器
结构特点
管式反应器由一根或多根管子组成，通常采用直管或盘管形式 管式反应器的长度与直径之比通常较大，以增加反应物的停留时间和减小反应物的返混 管式反应器适用于连续操作和批量生产，且具有较高的传热效率和良好的混合性能 管式反应器的结构简单，操作方便，但需要较高的操作压力和温度
汇报人：XX
比较：釜式反应 器具有较大的操 作弹性，适用于 多种反应类型； 管式反应器适用 于高转化率、小 批量生产，操作 简单
选择：根据生产 需求、物料特性、 反应类型等因素 综合考虑选择合 适的反应器类型
生产能力比较
管式反应器：适用于大规模生产，生产能力较强 釜式反应器：适用于小规模生产，生产能力相对较低 比较：管式反应器生产能力更强，适用于大规模生产 选择：根据生产规模和需求选择合适的反应器类型
经济性比较
投资成本：管式反应器通常较高， 但长期运行成本较低
管式反应器
du 4 F V0 由 Re = 其中 u = 2 d 4 FV 0 4VR 所以 d = ;L = 2 Re d
(2)先规定流体流速u，据此确定管径d，再计算 管长L，再检验Re是否>104
L = u ;d =
1 4VR 2 ( )
L
(3)根据标准管材规格确定管径d，再计算管长L， 再检验Re是否>104
设τ=τ时，A转化率为xA，对应的反应混合物的体 积流量为FV，于是
FV = FV 0 + FV 0 y A0 A x A = FV 0 (1 + y A0 A x A )
此时A组份的浓度为CA，所以
n A0 (1 x A ) C A0 (1 x A ) nA CA FV FV 0 (1 y A0 A x A ) 1 y A0 A x A PA0 (1 x A ) PA 所以 1 y A0 A x A PA0 - PA C A0 - C A 或x A xA PA0 (1 y A0 A ) C A0 (1 y A0 A )
第六章
管式反应器6.1物料在反应来自中的流动 6.2等温管式反应器的计算
6.3 变温管式反应器 6.4管式反应器与连续釜式反应器的比较 6.5循环反应器
6.6管式反应器的最佳温度序列
6.1 .1 管式反应器的特点、型式和应用
管式反应器既可用于均相反应又可用于多相反 应。具有结构简单、加工方便、传热面积大、 传热系数高、耐高压、生产能力大、易实现自 动控制等特点
n = nA0(1-xA)+nB0-bnA0xA/a+snA0xA/a+rnA0xA/a
= nA0+nB0+nA0xA((s+r-b)/a-1)
管式反应器介绍
管式反应器介绍一、结构特点、原理反应器是化学反应工艺中的核心设备，它按结构大致可分管式、釜式、塔式、固定床等，广泛适用于气、液、固相的化学混合反应。
管式反应器强化传热反应器内部结构与静态混合器相仿，能使进入强化传热混合反应器的不同液体互相很好地混合，但与常规的静态混合器内部单元不同，其内部构件不是用板材而是用较细的管材制作，细管内部可以通加热介质也可以通冷却介质，所以内部单元不仅能起到了充分混合，而且能提供很大的传热比表面积。
二、管式反应器用途1、A型强化传热混合反应器专门用于高粘度介质的强化传热过程。
强化传热混合反应器不需要与其它配件相组合，直接与管道联接，对于3千厘泊～45万厘泊的高粘度介质，它的传热分系数可达100～400W/m2℃，与普通的列管式换热强相比提高到4～5倍。
主要用于：(1) 食品工业中油脂的加热和冷却(2) 合纤和塑料工业中熔融树脂的加热，冷却以及聚合物溶液的加热和冷却(3) 日化工业中粘结剂的加热、冷却以及化妆品的加热和冷却(4) 石油工业中熔融沥青、重油、原油、渣油的加热和冷却(5) 炸药工业中乳化炸药的冷却(6) 用作聚苯乙烯的聚合反应(7) 用于苯乙烯丙烯腈共聚物的生产装置(8) 用于丙烯睛丁二烯苯乙烯共聚物的生产装置(9) 用作聚酰胺聚合反应器2、B型强化传热混合反应器对于强放热的液/液反应过程可以采用强化传热混合反应器。
强化传热混合反应器水平安装，并带有SV型静态混合器作为配件，以确保互不相溶的液/液相混合均匀，需要停留时间较长的液/液反应过程，静态混合器的长度也较长，此时各台静态混合器之间可用180°的弯头来互相连接，组成单元反应器。
主要用于：(1) 聚酯熔体的冷却(2) 丙烯腈氨化反应(3) 氯乙酸和氨气的反应3、C型强化传热混合反应器对于强放热的气/液反应过程可以采用强化传热混合反应器。
强化传热混合反应器垂直安装，一般情况下，反应器内气液两相并流向上运动，反应器底部配有专门设计的气体分布器。
管式反应器的特点与分类
特点
总结词
管式反应器具有高效、连续化、易控等优点，但也存在一 些局限性，如对高粘度物料的处理能力有限。
详细描述
管式反应器具有以下特点
1. 高效
管式反应器采用连续流动的物料，可以充分利பைடு நூலகம்热量和物 质传递，提高反应效率。
2. 连续化
管式反应器可以实现连续化生产，提高生产效率和产量。
3. 易控
管式反应器的操作条件相对稳定，可以方便地控制温度、 压力和物料流量等参数，有利于实现自动化生产。
管式反应器的特点与分类
目 录
• 管式反应器的定义与特点 • 管式反应器的分类 • 管式反应器的应用领域 • 管式反应器的未来发展与挑战
01
管式反应器的定义与特点
定义
总结词
管式反应器是一种长管状的高效反应设备，广泛应用于化工、石油、制药等领 域。
详细描述
管式反应器是一种长管状的高效反应设备，通常由一段或几段直管和弯头组成， 用于进行连续或间歇的化学反应。这种反应器结构简单，操作方便，适用于大 规模生产和连续化生产。
通过电热元件加热管内物质，适用于 需要精确控制温度的化学反应。
按工艺流程分类
单程管式反应器
物料在管内单向流动，适用于连续操 作和批量生产。
循环管式反应器
物料在管内循环流动，适用于需要反 复进行化学反应的过程。
03
管式反应器的应用领域
石油化工领域
石油裂化
管式反应器广泛应用于石油裂化过程中，通过高温和高压条件将重质油裂解成轻 质油品，如汽油、柴油等。
4. 局限性
管式反应器对于高粘度物料的处理能力有限，可能会引起 流动不均和传热不良等问题。此外，对于某些特殊化学反 应，管式反应器的适用性也受到限制。
管式反应器-化工
80%
不锈钢
具有优良的耐腐蚀性能和机械性 能，广泛应用于化工、制药等领 域。
100%
钛合金
具有优异的耐腐蚀性能和高温性 能，常用于强腐蚀性介质和高温 反应。
80%
镍基合金
具有较好的耐高温和耐腐蚀性能 ，常用于高温、高压和强腐蚀性 场合。
03
管式反应器的操作与控制
操作流程
准备阶段
检查反应器及其附件的完好性，确保无泄漏、无异常声 响；准备好所需的原料和催化剂，确保其质量和数量满 足要求。
结构
管式反应器通常由一组长短不一的管子组成，管内安装催化剂或 其它反应介质，反应物料在管内流动，通过加热或冷却维持反应 所需的温度条件。
特性
01
02
03
04
高效率
管式反应器具有较高的反应效 率，能够实现连续性操作，有 利于大规模生产。
温度控制
管式反应器通过加热或冷却系 统，能够精确控制反应温度， 确保反应的稳定性和安全性。
投料阶段
按照工艺要求将原料和催化剂加入反应器，并确保投料 过程中无杂物进入。
升温阶段
启动加热系统，缓慢升温至反应温度，并保持恒温状态 。
反应阶段
在恒温条件下进行化学反应，观察反应情况，记录相关 数据。
冷却阶段
反应结束后，关闭加热系统，开启冷却水系统，将反应 器内温度降至安全范围。
结束阶段
将产物取出，清理反应器内残留物，关闭相关阀门和电 源，完成整个操作过程。
安全措施
操作人员培训
确保操作人员经过专业培训，熟悉管 式反应器的操作规程和安全注意事项。
安全防护设备
配备必要的安全防护设备，如防护眼 镜、化学防护服、防爆设备等，确保 操作人员的人身安全。
第三章 管式反应器
（3-9） ）
上式（ ）、（ ）、（3-8）、（ ）、（3-7）、（ ）、（3-9） 上式（3-6）、（ ）、（ ）、（ ）均为所表达的平推流反应器的性 能方程，它关联了反应速度、转化率、反应体积和进料量四个参数， 能方程，它关联了反应速度、转化率、反应体积和进料量四个参数，从其 中的三个已知量可求得另一个未知量。 中的三个已知量可求得另一个未知量。 讨论： 讨论： （1）比较（2-5）式与连续操作的定义式，二者完全相同。可见 ）比较（ ）式与连续操作的定义式，二者完全相同。可见PFR测 测 的变化，可以表征化学反应动力学。或者说， 得FA对VR的变化，可以表征化学反应动力学。或者说，活塞流反应器中 CA（或xA）对VR（或反应器轴向位置）的变化，符合动力学规律。 或反应器轴向位置）的变化，符合动力学规律。 （2）注意空时表达式与理想间歇反应器设计式 ）
式中 k
k
为正逆反应的反应速率常数，αi，βi
则为正逆
反应对反应组分i的反应级数。 反应对反应组分 的反应级数。 的反应级数
2．轴向扩散模型 ． 该模型的基本假定为: 该模型的基本假定为 流体以恒定的流速u通过系统 通过系统； ① 流体以恒定的流速 通过系统； 在垂直于流体运动方向的横截面上径向浓度分布均一， ② 在垂直于流体运动方向的横截面上径向浓度分布均一，即径向混合达 到最大； 到最大； 由于湍流混合，分子扩散以及流速分布等传递机理而产生扩散， ③ 由于湍流混合，分子扩散以及流速分布等传递机理而产生扩散，仅 发 生在流动方向（即轴向），并以轴向扩散系数Da表示这些因素的综合作用。 生在流动方向（即轴向），并以轴向扩散系数 表示这些因素的综合作用。 ），并以轴向扩散系数 表示这些因素的综合作用 （1）物料衡算式 ）
反应工程 第四章 管式反应器
Fi = Fi 0 + ∑ν ijξ j
j =1
3
yi = yi 0 + ∑ν ij
j =1
3
ξj
F0
= yi 0 + ∑ν ij z j
j =1
3
浓度
进料体积流率
Ci =
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P RT
yi
Q0 =
FA 0 CA0
=
F0 y A 0
Py A0 RT
=
RTF0 P
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版权所有, By 刘海, 北方民族大学化工学院
工业上的管式反应器,当其长径比L/D较大,流体 的粘度较小,流速又较大的场合可近似按平推流反 应器处理.
离开平推流反应器的所有流体质点均具有相同的停 留时间 t ,而这个停留时间就等于反应时间 t . 只有恒容反应过程空时才和反应时间相等.
τ =t =t
概念:空时,反应时间,停留时间,平均停留时间
2010-6-15 版权所有, By 刘海, 北方民族大学化工学院 8
4.2 等温管式反应器设计
定常态操作, 原料以Q0的体积 流率加入反应器中, Fi为第i组 分的摩尔流率, 对反应器中高 为dZ的微元进行物料衡算: 进入: Fi 流出: Fi+dFi 反应: i dVR 累积: 0 进入-流出=反应量 设计方程微分式:2010-6-15dFi = i dVR
( 4.1)
Fi 0 dx A dVR = A
=∫
x Af
0
FA0 dx A Q0 (1 + y A0δ A x A )rA
FA0 = Q0 C A0
= 1.873Sec
可见在这种非恒容过程中,反应时间和空时并 不相等.
管式反应器
17、支撑点固定螺栓与机架上长孔位置不正 18、套管进出口因管径变化引起汽蚀，穿孔套管定 心柱处冲刷磨损穿孔 19、套管进出接管结构不合理 20、套管材料较差 21、接口处焊接存在缺陷 22、联络管法兰紧固不均匀
管式反应器的故障处理方法
1、按规范要求重新安装 2、把紧紧固螺栓 3、检查、修正相对活动部位 4、更换密封环 5、更换阀杆 6、阀座密封面研磨 7、解体检查重装，并做动作试验 8、更换阀门
9、油压系统故障造成油压降低 10、填料压盖螺母松动 11、膜片存在缺陷 12、爆破片疲劳破坏 13、油压放出阀联系失灵，造成压力过高 14、运行中超温超压发生分解反应 15、安装不当，使弹簧压缩量大，调整垫板厚度不当 16、机架支托滑动面相对运动受阻
管式反应器
管式反应器是由多根细管串联或并联而构 成的一种反应器。是一种适用于气体和液 体、液体和液体的反应的设备，还可用于 腐蚀性物料的稀释。
目录
管式反应器的特点 管式反应器的优点 管式反应器的应用 管式反应器的故障分析 管式反应器的故障处理方法
管式反应器的特点
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、管式反应器的单位反应器体积具有较大的换 热面，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，所以它的生产率高。 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于理想置 换流。
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管式反应器传热方式
烟道气加热： 当反应的温度要求较高时，一般利用煤气， 天然气，石油加工废气或燃料油等燃烧 时产生的高温烟道气作为热源通过辐射 传热直接：聚丙烯的生产 环管聚丙烯通过催化剂的引发，在一 定温度和压力下烯烃单体聚合成聚烯烃， 聚合后的浆液经蒸汽加热后，高压闪蒸， 分离出的烯烃经烯烃回收系统回收循环 使用，聚合物粉末部分送入下一工段。
3.盘管式反应器 将管式反应器做成 盘管的形式，设备紧 凑，节省空间，但检 修和清刷管道比较麻 烦。
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4. U形管式反应器
如图所示，U形管式反 应器的管内设有多孔挡 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 时间长，可应用于反应 速率较慢的反应。
管式反应器传热方式
四、反应压力是在一定的进出物料的情况 下，通过反应器缓冲罐D202来控制的， 而D202的压力是通过E203加热蒸发烯烃 得到的。
谢谢！
目 录
1. 2. 3. 4. 管式反应器简介 管式反应器的结构 管式反应器的传热方式 管式反应器的应用
管式反应器简介
在化工生产中，常常把反应器长度远大于其直 径即高径比大于100的一类反应器统称为管式反 应器。管式反应器是化工生产中应用较多的一种 连续操作反应器，在20 世纪40 年代起开始开发 应用。主要特点：比表面积大，容积小，返混少， 且能承受较高的压力，反应操作易于控制，但反 应器的压降较大，动力消耗大。 应用丼例：乙酸裂解制乙烯酮，乙烯高压 聚合，对苯二甲酸酯化，椰子油加氢制脂肪醇等。
流程说明
一、 来自界区的烯烃在液位控制下进入D201 烯烃原料罐，经烯烃回收单元回收的烯烃也 送入D201，混合后的烯烃经进料泵 P200A/B 送进反应器系统。
二、来自界区的催化剂在流量控制下，进入 第一1和R202。
三、两个环管反应器内浆液的温度是通过 其反应器夹套中闭路循环的脱盐水系统 来控制的。
1.套管传热
3.短路电流加热
2.套筒传热
4.烟道气加热
管式反应器传热方式
套管传热： 套管一般由钢板焊接而成，它是套在 反应器筒体外面能够形成密封空间的容 器，套管内通入载热体进行传热。
管式反应器传热方式
套筒传热： 把一系列管束构成的管式反应器放置 于套筒内进行传热。
管式反应器加热方式
短路电流加热： 将低压的交流电直接通到管壁上，利用 短路电流产生的热量进行高温加热。
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管式反应器的结构
1.水平管式反应器 如右图所示为一种进行气相 或均液相反应常用的水平管 式反应器，它由无缝管与U 形管连接而成。这种结构易 于加工制造和检修。
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2. 如下图所示为立管式反应器，它主要用于液相氨 化反应，液相加氢反应，液相氧化反应等工艺中， 它包括单程式立管反应器，和带中心插入管的立式 反应器，有时也将一束立管安装在一个加热套筒内 以节省地面。