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。
管式反应器的结构
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。
1-直管；2-弯管；3-法兰；4-带接管的T形透镜环；5-螺母；6-弹性螺柱； 7-圆柱形透镜环；8-联络管；9-支架（抱箍）；10-支架；11-补偿器；12机架
一、直管
二、弯管
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。
（c）夹套式
(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。
(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
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。
图3.9
带接管的T形透镜环
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、螺柱和螺母都有一定 要求。 五：机架 反应器机架用桥梁钢焊接成整体。地 脚螺栓安放在基础桩的柱头上，安装管子 支架部位装有托架。管子用抱箍与托架固 定。
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：
（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。
邻硝基氯苯胺化
其反应方程式如下：
举 例
早期人们用高压釜进行生产。开始时收率仅33%。后来加入 适量四乙基氯化铵相转移催化剂，在150℃反应10小时，邻硝基 苯胺的收率可达98.2%。 当采用了管式反应器连续法生产后，不仅可以进行自动控制 ，而且生产能力大幅度提高。
邻硝基氯苯胺化
表 两 种 生 产 邻 硝 基 苯 胺 方 法 的 工 艺 参 数 对 比
管式反应器
化工122班1组：
李士杰 ：制作演讲 于盼望 ：资料汇总
前言
管式反应器定义 管式反应器的特点 管式反应器的结构 管式反应器的分类 管式反应器举例
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（见流动模型）