管式反应器 PPT

（c）夹套式
图3.2 立管式反应器
图
7
3
(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困难。图 3.3所示的反应器由许多水平盘管上下重叠 串联组成。每一个盘管是由许多半径不同的 半圆形管子相连接成螺旋形式，螺旋中央留 出Φ400mm的空间，便于安装和检修。
管式反应器可用于气相、均液相、非均液相、气液相、 气固相、固相等反应。例如：乙酸裂解制乙烯酮、乙烯高压 聚合、对苯二甲酸酯化、邻硝基氯苯氨化制邻硝基苯氨、氯 乙醇氨化制乙醇胺、椰子油加氢制脂肪醇、石蜡氧化制脂肪 酸、单体聚合以及某些固相缩合反应均已采用管式反应器进 行工业化生产。
图3.5 圆筒式管子炉
3
管式反应器与釜式反应器的差异
• 一般的说，管式反应器属于平推流反应器，釜式 反应器属于全混流反应器，管式反应器的停留时 间一般要短一些，而釜式反应器的停留时间一般 要长一些，从移走反应热来说，管式反应器要难 一些，而釜式反应器容易一些，可以在釜外设夹 套或釜内设盘管解决，有时可以考虑管式加釜的 混合反应进行，即釜式反应器底部出口物料通过 外循环进入管式反应器再返回到釜式反应器，可 以在管式反应器后设置外循环冷却器来控制温度， 反应原料从管式反应器的进口或外循环泵的进口 进入，反应完成后的物料从釜式反应器的上部溢 流出来，这样两种反应器都用了进去。
图3.4 U形管式反应器
10
（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。
11
12
管式反应器的加热或冷却可采用各种方式
(1)套管或夹套传热，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
1
管式反应器
• 管式反应器的特点 • 管式反应器的分类 • 管式反应器的加热或冷却可采用各种方式 • 管式反应器的结构 • 管式反应器举例
2
管式反应器的概念
管式反应器一种呈管状、长径比很大的连续操作 反应器。这种反应器可以很长，如丙烯二聚的反 应器管长以公里计。反应器的结构可以是单管， 也可以是多管并联；可以是空管，如管式裂解炉， 也可以是在管内填充颗粒状催化剂的填充管，以 进行多相催化反应，如列管式固定床反应器。通 常，反应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.
14
管式反应器的结构
它包括直管、弯管、密封环、法兰及紧固件、温度补偿器、传热 夹套及联络管和机架等几部分。 一，直管
直管的结构如图3.7所示。内管长8米，根据反应段的不同，内管 内径通常也不同，有Φ27mm和Φ34mm，夹套管用焊接形式与内管固 定。夹套管上对称地安装一对不锈钢Ω形补偿器，以消除开停车时 内外管线膨胀系数不同而附加在焊缝上的拉应力。
(2)套筒传热，如图3.2（c）、3.3所示反应器可置于套筒内进行换 热。
(3)短路电流加热，将低电压、大电流的电源直接通到管壁上，使 电能转变为热能。这种加热方法升温快、加热温度高、便于实现遥控 和自控。短路电流加热以应用于邻硝基氯苯的氨化和乙酸热裂解制乙 烯酮等管式反应器的反应上。
13
(4)烟道气加热，利用气体或液体燃料燃烧产生的烟道 气辐射直接加热管式反应器，可达数百度的高温，此法在石 油化工中应用较多。图3.5表示一种采用烟道气加热的圆筒 式管子炉。
（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。
4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
管式反应器的特点
管式反应器有以下几个特点。
（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。
5
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
反应器预热段夹套管内通蒸汽加热进行反应，反应段和冷却段通 热水移去反应热或冷却。所以在夹套管两端开了孔，并装有连接法 兰，以便和相邻夹套管相连通。为安装方便，在整管中间部位装有 支座。
图3.7直管
15
管式反应器的结构
图3.3 盘管式反应器
8
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
9
(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 强化传热与传质过程。U形管的直径大，物料停 留时间增长，可应用于反应速率较慢的反应。例 如带多孔挡板的U形管式反应器，被应用于己内 酰胺的聚合反应。带搅拌装置的U形管式反应器 适用于非均液相物料或液固相悬浮物料，如甲苯 的连续硝化、蒽醌的连续磺化等反应。图3.4是 一种内部设有搅拌和电阻加热装置的U形管式反 应器
水平管式反应器
6
(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（a）单程式 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。
（b）中心插入管式
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。