反应器结构及工作原理图解
反应器(化工设备操作维护课件)
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2023/10/13
表 釜式反应器常见故障与处理方法
故障 搅拌轴转数降 低或停止转动
搪瓷搅拌器脱 落 出料不畅
产生原因 皮带打滑 皮带损坏 电机故障 被介质腐蚀
出料管堵塞 压料管损坏
处理方法
调整皮带 更换皮带 修理或更换电机 更换搪瓷轴或修 补 清理出料管 修理或更换配管
2、特点：反应过程伴有传热、传质和反应物的流动过程。 物理与化学过程相互渗透影响，反应过程复杂化。
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§1-2 反应器的类型
• 反应器的类型： 釜式反应器 管式反应器
操作方式 材料 操作压力 绝热管式
换热管式
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b. 机械密封
机械密封 结构较复 杂，但密 封效果甚 佳。
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4、换热装置
换热装置是用来加热或冷却反应物料，使之符合工艺 要求的温度条件的设备。
其结构型式主要有夹套式、蛇管式、列管式、外部循 环式等，也可用回流冷凝式、直接火焰或电感加热。
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第六章 反应器
第二节 釜式反应器
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§2-1 反应釜基本结构
（一）基本结构：
壳体 密封装置 换热装置 传动装置
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1、搅拌釜式反应器的壳体结构
壳体结构：一般为碳钢材 料，筒体皆为圆筒型。釜 式反应器壳体部分的结构 包括筒体、底、盖（或称 封头）、手孔或人孔、视 镜、安全装置及各种工艺 接管口等。
管式反应器的结构及其应运 ppt课件
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管式法生产高压聚乙烯
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管式法生产高压聚乙烯
为了降低壁量，提高传热效率，防止局部过热，实际 生产中采取以下各种措施。
（1）为适应高温高压操作，反应管的壁很厚，使传热阻 力增加。为了提高传热效率，应使物料维持很高的流速， 一般可达到每秒十几米。另一方面提高流速可使物料在管 中的流速分布趋于平坦，流型更接近与平推流。因而使径 向浓度与温度分布更趋均匀，粘壁物减少，产品质量提高。
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直管式反应器
（2）立管式反应器
（a）单程式
（b）夹套式 立管式反应器
（a）为单程式立管式反应器； （b）为夹套式立管式反应器，其特点是将一束立管安装 在一个加热套筒内，以节省地面。
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。
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盘管式反应器
盘管式反应器
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
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管式反应器的结构
二，弯管 弯管结构与直管基本相同（见图3.8）。弯头半径R≥5D
（1±4%）。弯管在机架上的安装方法允许其有足够的伸缩 量，故不再另加补偿器。内管总长（包括弯头弧长）也是8 米。
盘管式反应器是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。 盘管式反应器由许多水平盘管上下重叠串联而成。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φ 400 mm的空间，便于安装和检修。
【最强汇总】13种厌氧反应器原理与结构
【最强汇总】13种厌氧反应器原理与结构厌氧微生物处理是目前高浓度有机废水处理工艺中不可或缺的处理工段，它较好氧微生物处理不仅能耗低，同时还可以产生沼气作为能源二次利用。
厌氧反应容积负荷高较好氧反应高出很多，对于处理同等量的COD厌氧反应投资更低。
最强汇总！13种厌氧生物反应器原理与结构图！目前常用的厌氧处理工艺有：UASB、EGSB、CSTR、IC、ABR、UBF等。
其他厌氧处理工艺有：AF、AFBR、USSB、AAFEB、USR、FPR、两相厌氧反应器等。
升流式厌氧污泥床反应器（Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket，简称UASB），是一种处理污水的厌氧生物方法，又叫升流式厌氧污泥床。
UASB由污泥反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。
在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。
要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。
沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。
沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。
结构形式见图1：最强汇总！13种厌氧生物反应器原理与结构图！膨胀颗粒污泥床(Expanded Granular Sludge Blanket Reactor，简称EGSB)，是第三代厌氧反应器。
其构造与UASB反应器有相似之处，可以分为进水配水系统、反应区、三相分离区和出水渠系统。
反应器结构及工作原理现用图解
反响器构造及工作原理图解小7：这里给大家介绍一下常用的反响器设备，主要有以下类型：①管式反响器。
由长径比较大的空管或填充管构成，可用于实现气相反响和液相反响。
②釜式反响器。
由长径比较小的圆筒形容器构成，常装有机械搅拌或气流搅拌装置，可用于液相单相反响过程和液液相、气液相、气液固相等多相反响过程。
用于气液相反响过程的称为鼓泡搅拌釜〔见鼓泡反响器〕；用于气液固相反响过程的称为搅拌釜式浆态反响器。
③有固体颗粒床层的反响器。
气体或(和)液体通过固定的或运动的固体颗粒床层以实现多相反响过程，包括固定床反响器、流化床反响器、移动床反响器、涓流床反响器等。
④塔式反响器。
用于实现气液相或液液相反响过程的塔式设备，包括填充塔、板式塔、鼓泡塔等〔见彩图〕。
一、管式反响器一种呈管状、长径比很大的连续操作反响器。
这种反响器可以很长，如丙烯二聚的反响器管长以公里计。
反响器的构造可以是单管，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，以进展多相催化反响，如列管式固定床反响器。
通常，反响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〕，物料的流淌可近似地视为平推流。
分类：1、水平管式反响器由无缝钢管与U 形管连接而成。
这种构造易于加工制造和检修。
高压反响管道的连接承受标准槽对焊钢法兰，可承受1600-10000kPa 压力。
如用透镜面钢法兰，承受压力可达 10000-20230kPa。
2、立管式反响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、盘管式反响器将管式反响器做成盘管的形式，设备紧凑，节约空间。
但检修和清刷管道比较困难。
4、U 形管式反响器U 形管式反响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，可应用于反响速率较慢的反响。
5、多管并联管式反响器多管并联构造的管式反响器一般用于气固相反响，例如气相氯化氢和乙炔在多管并联装有固相催化剂的反响器中反响制氯乙烯，气相氮和氢混合物在多管并联装有固相铁催化剂的反响器中合成氨。
反应器PPT课件
此类反应器需有投料和卸料的时间，通 常用于实验室实验或少量水处理中。
精品课件
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物料衡算式为：
dCi dt
r(Ci )
t=0，Ci=C0；t=t，C=Ci，积分上式得：
t
ccoi
dCi r (Ci )
设为一级反应，r（Ci）=-kCi，则
t
ccoi
dCi kCi
1 C0 k lnCi
精品课件
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理想反应 器分类
完全混合间歇式反应器（CMB型，completely mixed batch）
完全混合，间歇操作，封闭系统
完全混合连续式反应器（CSTR型,continous flow stirred tank reactor） 完全混合，连续操作，不封闭系统
推流式反应器（PF型，plug flow reactor）
推流式，连续操作，不封闭系统
精品课件
9
完全混合间歇式反应器（CMB型，completely mixed batch）
• 投入反应物，均匀混合，并发生反应， 达到预期反应程度后，排出反应物
特征： 1.反应过程中为封闭系统，无物质输入输 出。 2.反应器中反应物浓度随时间是变化的， 但任一时刻t，反应器中浓度认为是均 匀的。
精品课件
12
完全混合连续式反应器（CSTR型，continous flow stirred tank reactor ）
反应物连续输入，一进入反应器即与 反应器内的物料快速混合均匀（瞬间 ）。反应器内物料连续流出，且出水 中反应物浓度与反应器内各点处反应 物浓度相同。
• 特征： • 1.连续流入，连续流出； • 2.反应器内各点反应物浓度相同，且
Cn 0.01,n 2,k 0.92 C0
反应器结构及工作原理图解
反应器结构及工作原理图解小7:这里给大家介绍一下常用得反应器设备,主要有以下类型:①管式反应器。
由长径比较大得空管或填充管构成,可用于实现气相反应与液相反应。
②釜式反应器。
由长径比较小得圆筒形容器构成,常装有机械搅拌或气流搅拌装置,可用于液相单相反应过程与液液相、气液相、气液固相等多相反应过程。
用于气液相反应过程得称为鼓泡搅拌釜（见鼓泡反应器）;用于气液固相反应过程得称为搅拌釜式浆态反应器。
③有固体颗粒床层得反应器。
气体或(与)液体通过固定得或运动得固体颗粒床层以实现多相反应过程,包括固定床反应器、流化床反应器、移动床反应器、涓流床反应器等。
④塔式反应器。
用于实现气液相或液液相反应过程得塔式设备,包括填充塔、板式塔、鼓泡塔等(见彩图)。
一、管式反应器一种呈管状、长径比很大得连续操作反应器。
这种反应器可以很长,如丙烯二聚得反应器管长以公里计。
反应器得结构可以就是单管，也可以就是多管并联；可以就是空管,如管式裂解炉,也可以就是在管内填充颗粒状催化剂得填充管,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,空管得长径比大于50;填充段长与粒径之比大于1０0(气体)或2００(液体),物料得流动可近似地视为平推流。
分类:１、水平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与检修。
高压反应管道得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。
3、盘管式反应器将管式反应器做成盘管得形式,设备紧凑，节省空间。
但检修与清刷管道比较困难。
４、U形管式反应器U形管式反应器得管内设有多孔挡板或搅拌装置,以强化传热与传质过程。
U形管得直径大,物料停留时间增长,可应用于反应速率较慢得反应。
５、多管并联管式反应器多管并联结构得管式反应器一般用于气固相反应,例如气相氯化氢与乙炔在多管并联装有固相催化剂得反应器中反应制氯乙烯,气相氮与氢混合物在多管并联装有固相铁催化剂得反应器中合成氨。
釜式反应器的结构课件
密封装置
总结词
密封装置的主要作用是防止反应物料泄漏，保证反应过程的密闭性。
详细描述
密封装置通常由密封垫、密封圈和紧固件组成。密封垫可以采用石棉垫、金属 垫等材料；密封圈可以采用橡胶、聚四氟乙烯等材料。密封装置的设计应考虑 耐腐蚀、耐高温和耐高压等性能要求。
进料/出料系统
总结词
进料/出料系统的主要作用是实现反应物料和生成物的进出料操作。
02
釜体
总结词
釜体的主要作用是提供反应所需的空 间，并承受反应物料的压力和温度。
详细描述
釜体通常由厚实的钢板焊接而成，能 够承受反应过程中产生的压力和温度。 根据不同的工艺需求，釜体有立式和 卧式两种常见结构。
搅拌装置
总结词
搅拌装置的主要作用是促进反应物料的混合，提高反应效率。
详细描述
搅拌装置通常由搅拌器、搅拌轴和搅拌桨组成。根据不同的 工艺需求，可以选择不同类型的搅拌桨，如推进式、涡轮式、 锚式等。搅拌装置的设计和安装应确保良好的混合效果和防 止死角。
材料选择
耐腐蚀性
选择具有良好耐腐蚀性能的材料，以适应反 应过程中可能产生的各种腐蚀性物质。
热稳定性
选择具有良好热稳定性的材料，以承受反应 过程中的高温和低温条件。
机械性能
确保材料具有足够的机械强度和稳定性，以 承受反应过程中的压力和温度变化。
经济性
在满足性能要求的前提下，考虑材料的经济 性，降低生产成本。
原料通过进料口进入反应釜，在搅拌作用 下与催化剂混合，加热至反应温度后进行 反应，产物通过出料口排出。
该釜式反应器具有较大的反应体积和高效 的搅拌能力，能够实现连续生产和提高产量。
某制药企业的釜式反应器案例
案例概述 某制药企业使用釜式反应器进行药物 中间体的合成。
27种反应器的结构及原理（图文并茂），你想了解的都在这里了
27种反应器的结构及原理（图文并茂），你想了解的都在这里了化学反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成本。
也是化工生产过程的心脏，从原料经过反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、管式反应器在化工生产中，连续操作的长径比较大的管式反应器可以近似看成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能承受较高的压力，用于加压反应尤为合适。
具有容积小、比表面大、返混少、反应参数连续变化、易于控制的优点，但对于慢速反应，则有需要管子长，压降大的不足。
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。
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。
4U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。
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。
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反应物沿管长方向流动，反应时间是管长的函数，其浓度随流动方向从一个截面到另一个截面而变化。
二、釜式反应器釜式反应器也称槽式、锅式反应器，它是各类反应器中结构较为简单且应用较广的一种反应器。
反应器设计原理-第四章 固定床反应器-PPT
按水力半径的定义：
RH 流道有效截面积 床层的空隙体积 流道润湿周边长 总的润湿面积 Se
(4-11)
因此，床层的当量直径
d e 4 RH 4 2 ds Se 3 1
2 ( ) sd p 3 1
(4-12)
4.2.2
固定床的流动特性
JD
k c D G
2/3
k P G G D M
2/3
(4-25)
Sh
kc d p D
(4-26)
Sc
D
d P u
(4-27)
Re
(4-28)
传质系数的关联式很多，选择几个比较广泛使用的公式供参考。 对气体：Sc = 0.5～3
根据热量衡算，传热速率应等于反应的放热(或吸热)速率，即
ha (Ts Tb ) (H ) (rA )
(4-35)
颗粒表面与气流主体间传热问题的关键是决定给热系数。有
关给热系数可用传热j因子JH表达式计算。即
1、流动特性
2、气体的分布 4.2.3 固定床反应器的床层压力降
流体在空圆管中作等温流动时，当流体密度的变化可以忽略不计时，
2 L0 f u 0 P P0 PL 4 f dt 2
(4-13)
当4-13式用于计算固定床层的压力降时，u0应为流体在床层孔道中的 真正平均流速u，而 u u 0 ，dt应为当量直径de，而 合并在修正摩擦系数fM中，经处理，可得到：
(4-23)
Pe a
d P u d P u D Dea ea
Re Sc
第二章 气液固三相流化床反应器 反应工程(南京工业大学)
回归结果
❖ 通过以上所得结果，对影响床层压降△P、气含率 εg及起始流化速度UC的各种因素的实验数据进行 了回归，采用的方法是多元线性逐步回归法，所 得各关联式为:
Hale Waihona Puke 论❖ 1.三相流化床的压降由于有液体与气体的同时流动 而略有减少，操作能耗随之减小，但液体的流动 须消耗一定的功耗。
❖ s是影响床层压降最主要的因素，直接影响操作的 能耗，而εs另一方面又涉及到反应器的处理能力， 故确定合理的因含率是十分必要的。
实验装置及测试方法
❖ 实验在内径为140 mm、高为 3 m的有机 玻璃塔中进行，实验装置如图1所 示．气、液。固三相分别为空气、水和 粒径为的玻璃珠．水分两路引人床中： 主水由塔底进入，经管式分布器均匀分 布后用于流化颗粒；二次水从塔侧部引 入，经板式分布器均布后用来改变固相 入口阻力，从而调节颗粒的循环量。气、 液、固三相并流向上，空气由塔顶放空， 液固混合物经重力沉降分离后返回贮液 罐循环使用，颗粒则在重力作用下在储 料筒内向下移动，实现颗粒的连续循环。 实验采用9070型溶氧仪测量床层主体区 域溶氧浓度的轴向分布，采用轴向扩散 模型进行回归得到气液体积传质系数 K待L操a。作沿稳床定体后轴，向用位25置m设l的置三7个角采瓶样同孔时，取 样．用溶氧仪测量样品溶氧浓度的同时， 测量样品的温度以确定氧气的亨利常 数．在贮液罐中用氮气对自来水进行气 提，以降低人口水的溶氧浓度．
实验流程
❖ 图示为实验流程示意图,主 体设备三相流化床为内径 285ｍｍ高为4100ｍｍ的有 机玻璃塔,在塔的底部装有 气液分布器;次要设备吸收 塔为内径200ｍｍ,高4000 ｍｍ的有机玻璃塔,内填巨 鞍形不锈钢填料,采用乱堆 方式装入,以利于氧气被水 充分吸收达到饱和。
管式反应器的结构及其应运演示幻灯片
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直管式反应器
（2）立管式反应器
（a）单程式
（b）夹套式 立管式反应器
（a）为单程式立管式反应器； （b）为夹套式立管式反应器，其特点是将一束立管安装 在一个加热套筒内，以节省地面。
➢ 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。
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盘管式反应器
（1±4%）。弯管在机架上的安装方法允许其有足够的伸缩 量，故不再另加补偿器。内管总长（包括弯头弧长）也是8 米。
图3.8 弯管
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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。
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管式法生产高压聚乙烯
1933年(英)ICI公司超高压反应研究组在高温高压下制得白色蜡状聚 乙烯，并将其应用作为高频绝缘材料，在1939年建成loot/a中试装置，实 现了高压法工业生产聚乙烯。1942年出现了高压釜式法生产聚乙烯1943美 国 DuPon公司和UCC公开发了管式反应器法。
管式反应器的分类
直管式反应器 D C 盘管式反应器
多管反应器 B A U形管式反应器
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直管式反应器
(1)水平管式反应器
(a)
(b)
水平管式反应器
(a)结构类似单程套管换热器； (b)结构由无缝管与U型管连接而成，类似多程套管换热器。
➢ 此类反应器是进行气相或液相均相反应常用的一种管 式反应器，这种结构易于加工制造和检修。
第七章化学反应工程学----反应器基本原理
四、化学反应过程和化学反应器的分类 （一）、化学反应过程分类
分类特征 反应过程
反应特征 简单反应、复杂反应（平行的、连串的等）
热力学特征 可逆的，不可逆的
相态
均相（气、液），非均相（气-液，气固、液固、气-液-固）
时间特征 定态，非定态
控制步骤
化学反应控制，外部扩散控制，内部扩散控制，吸附或脱附 控制
2、理想混合 特点： ①、反应器内的浓度和温度均均一致，并且等于出口处的 物料浓度和温度。 ②、物料粒子的停留时间参差不齐，有一个典型分布。 “逆向混合”
也叫“返混”,在反应器内，不同停留时间的粒子间的混合。
引起逆向混合的主要原因有：
1）、由于搅拌造成涡流扩散，使物料粒子出现倒流。
2）、由于垂直于流向的截面上流速分布不均所致，如管式 反应器内流体作层流，流速呈抛物线分布，同一截面上不同 半径处的物料粒子的停留时间不一样，它们之间的混合也就 是不同停留时间的物料间的混合，也就是逆向混合。
E(t)dt
曲线以下在t→t+dt间的面积即E（t）dt
才是分率dN/N的大小，所以把E（t）称
t t+dt
t
作“分布密度函数”。
归一化的性质：
dN E(t)dt 1
0N
0
2、停留时间分布函数 F（t）
假若在时间0→t之间进入反应器的物料粒子中，具有停 留时间从0→t间的物料粒子的量占进料总量的分数，称为 停留时间分布函数，用F（t）表示:
输入动量 = 输出动量 + 动量损失 （5）、参数计算式 主要是指物性参数、传递参数及热力学等计算公式。
三、化学反应工程学与相关学科的关系
传递工程
反应器中流体 流动与传热 化学反应工程 反应器的设计
生物化工工艺学--第7章--生物反应器
十一 冷却装置 • 5M3以下发酵罐一般采用夹套冷却。大型发酵罐采用列管 冷却（四至八组）。带夹套的发酵罐罐体壁厚要按外压计 算。 • 夹套内设置螺旋片导板，来增加换热效果，同时对罐身起 加强作用。冷却列管极易腐蚀或磨损穿孔，最好用不锈钢 制造。
十二 发酵罐装料容积 • 发酵罐装料容积：在一般情况下，装料高度取罐圆柱 部分高度，但须根据具体情况而定。采用有效的机械 消泡装置，可以提高罐的装料量。
第二节 鼓泡反应器
鼓泡反应器是以气体为分散相、液体为连续相、涉及气液界面的反应器。 高径比较大的反应器常称为塔式反应器。 特 点：结构简单，易于操作，操作成本低，混合和传质传热性能好，因此广 泛应用于生物工程行业中，例如乙醇发酵、单细胞蛋白发酵、废水处理、 废气处理（例如用微生物处理气相中的苯）等。鼓泡反应器无传动部件，
• 通常通风管的空气流速取20米/秒。为了防止吹管吹入的空 气直接喷击罐底，加速罐底腐蚀，在空气分布器下部罐底上 加焊一块不锈钢补强。可延长罐底寿命。 • 通风量在0.02~0.5ml/sec时，气泡的直径与空气喷口直径的 1/3次方成正比。也就是说，喷口直径越小，气泡直径也越 小。因而氧的传质系数也越大。但是生产实际的通风量均超 过上述范围，因此气泡直径仅与通风量有关，而与喷口直径 无关。
原生流速与搅拌转速成正比，次生流速近似地与搅拌转速的平方成正比。因此， 当转速提高时，主要靠次生流加速流体的轴向混合，使传热传质速率提高。因 此，新型桨型的开发主要侧重于使轴向流速得到加强。
二、发酵罐的结构
• 罐体 ：由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成，材料为碳钢或不 锈钢，对于大型发酵罐可用衬不锈钢板或复合不锈钢制成，衬里 用的不锈钢板厚为2-3毫米。 • 为了满足工业要求，在一定压力下操作、空消或实消，罐为一个 受压容器，通常灭菌的压力为2.5公斤/厘米2（绝对压力）。
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反应器结构及工作原理图解小7：这里给大家介绍一下常用的反应器设备，主要有以下类型：①管式反应器。
由长径比较大的空管或填充管构成，可用于实现气相反应和液相反应。
②釜式反应器。
由长径比较小的圆筒形容器构成，常装有机械搅拌或气流搅拌装置，可用于液相单相反应过程和液液相、气液相、气液固相等多相反应过程。
用于气液相反应过程的称为鼓泡搅拌釜（见鼓泡反应器）；用于气液固相反应过程的称为搅拌釜式浆态反应器。
③有固体颗粒床层的反应器。
气体或(和)液体通过固定的或运动的固体颗粒床层以实现多相反应过程，包括固定床反应器、流化床反应器、移动床反应器、涓流床反应器等。
④塔式反应器。
用于实现气液相或液液相反应过程的塔式设备，包括填充塔、板式塔、鼓泡塔等（见彩图）。
一、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。
分类：1、水平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。
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。
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。
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。
性能特点：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。
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。
二、釜式反应器釜式反应器也称槽式、锅式反应器，它是各类反应器中结构较为简单且应用较广的一种。
主要应用于液—液均相反应过程，在气—液、液—液非均相反应过程中也有应用。
在化工生产中，既适用于间歇操作过程，又可单釜或多釜串联用于连续操作过程，但在间歇生产过程应用最多。
1、间歇釜间歇釜式反应器,或称间歇釜。
操作灵活，易于适应不同操作条件和产品品种，适用于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产。
间歇釜的缺点是：需有装料和卸料等辅助操作，产品质量也不易稳定。
但有些反应过程，如一些发酵反应和聚合反应，实现连续生产尚有困难，至今还采用间歇釜。
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应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。
其中以立式容器中心搅拌反应器是最典型的一种常用搅拌器及流型示意性能特点：釜式反应器具有适用的温度和压力范围宽、适应性强、操作弹性大、连续操作时温度浓度容易控制、产品质量均一等特点。
但用在较高转化率工艺要求时，需要较大容积。
通常在操作条件比较缓和的情况下操作，如常压、温度较低且低于物料沸点时，应用此类反应器最为普遍。
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实现多相反应过程的一种反应器。
固体物通常呈颗粒状，粒径2～15mm左右，堆积成一定高度（或厚度）的床层。
床层静止不动，流体通过床层进行反应。
它与流化床反应器及移动床反应器的区别在于固体颗粒处于静止状态。
固定床反应器主要用于实现气固相催化反应，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应时，床层则填装固体反应物。
涓流床反应器也可归属于固定床反应器，气、液相并流向下通过床层，呈气液固相接触。
固定床反应器有三种基本形式：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、径向绝热式固定床反应器流体沿径向流过床层，可采用离心流动或向心流动，床层同外界无热交换。
径向反应器与轴向反应器相比，流体流动的距离较短,流道截面积较大,流体的压力降较小。
但径向反应器的结构较轴向反应器复杂。
以上两种形式都属绝热反应器,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。
3、列管式固定床反应器由多根反应管并联构成。
管内或管间置催化剂，载热体流经管间或管内进行加热或冷却，管径通常在25～50mm之间，管数可多达上万根。
列管式固定床反应器适用于反应热效应较大的反应。
此外，尚有由上述基本形式串联组合而成的反应器，称为多级固定床反应器。
例如：当反应热效应大或需分段控制温度时，可将多个绝热反应器串联成多级绝热式固定床反应器,反应器之间设换热器或补充物料以调节温度，以便在接近于最佳温度条件下操作。
性能特点：优点：1、返混小，流体同催化剂可进行有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。
2、催化剂机械损耗小。
3、结构简单。
缺点：1、传热差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围）。
2、操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用，常代之以流化床反应器或移动床反应器。
固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状，网状催化剂早已应用于工业上。
目前，蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。
四、流化床反应器流化床反应器是一种利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。
在用于气固系统时，又称沸腾床反应器。
流化床反应器在现代工业中的早期应用为20世纪20年代出现的粉煤气化的温克勒炉（见煤气化炉）；但现代流化反应技术的开拓，是以40年代石油催化裂化为代表的。
目前，流化床反应器已在化工、石油、冶金、核工业等部门得到广泛应用。
性能特点：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性能，床层内部温度均匀，而且易于控制，特别适用于强放热反应；3、便于进行催化剂的连续再生和循环操作，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发展就是这一方面的典型例子。
然而，由于流态化技术的固有特性以及流化过程影响因素的多样性，对于反应器来说，流化床又存在很明显的局限性：1、由于固体颗粒和气泡在连续流动过程中的剧烈循环和搅动，无论气相或固相都存在着相当广的停留时间分布，导致不适当的产品分布，降低了目的产物的收率；2、反应物以气泡形式通过床层，减少了气-固相之间的接触机会，降低了反应转化率；3、由于固体催化剂在流动过程中的剧烈撞击和摩擦，使催化剂加速粉化，加上床层顶部气泡的爆裂和高速运动、大量细粒催化剂的带出，造成明显的催化剂流失；4、床层内的复杂流体力学、传递现象，使过程处于非定常条件下，难以揭示其统一的规律，也难以脱离经验放大、经验操作。
五、移动床反应器一种用以实现气固相反应过程或液固相反应过程的反应器。
在反应器顶部连续加入颗粒状或块状固体反应物或催化剂，随着反应的进行，固体物料逐渐下移，最后自底部连续卸出。
流体则自下而上（或自上而下）通过固体床层，以进行反应。
由于固体颗粒之间基本上没有相对运动，但却有固体颗粒层的下移运动，因此，也可将其看成是一种移动的固定床反应器。
鲁奇炉钢铁工业和城市煤气工业发展之初，移动床反应器就曾被用于煤的气化。
1934年研制成功的移动床加压气化器（鲁奇炉），至今仍是规模最大的煤气化装置，其单台日生产能力已达到1Mm以上。
石油催化裂化发展初期，曾采用移动床反应器，但现已被流化床反应器和提升管反应器所取代。
目前，应用移动床反应器的重要化工生产过程有连续重整、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性能特点：与固定床反应器及流化床反应器相比，移动床反应器的主要优点是固体和流体的停留时间可以在较大范围内改变，返混较小（与固定床反应器相近），对固体物料性状以中等速度（以小时计）变化的反应过程也能适用。
与此相比，固定床反应器和流化床反应器分别仅适用于固体物料性状变化很慢（以月计）和很快（以分、秒计）的反应过程。
移动床反应器的缺点是控制固体颗粒的均匀下移比较困难。
工业生产中有时采用模拟移动床以避免上述缺点（见固定床传质设备）。
六、涓流床反应器又称滴流床反应器，是气体和液体并流通过颗粒状固体催化剂床层，以进行气液固相反应过程的一种反应器（见图）。
涓流床反应器中催化剂以固定床的形式存在，故这种反应器也可视为固定床反应器的一种。
为了有利于气体在液体中的溶解，涓流床反应器常在加压下操作。
石油炼制中的加氢裂化和加氢脱硫，是应用大型涓流床反应器的工业过程。
涓流床反应器在化工生产中也有应用，但规模较小，例如用于以三氧化钨为催化剂，由丙烯水合制取异丙醇等。
涓流床反应器内的流体流动状况，与填充塔略有不同，气液两相并流向下，不会发生液泛；催化剂微孔内贮存一定量近于静止的液体。
涓流床反应器通常采用多段绝热式,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。
性能特点：与气液固相反应过程常用的浆态反应器相比，涓流床反应器的主要优点是：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。
缺点是：温度控制比较困难；催化剂颗粒内表面往往未能充分利用；反应过程中催化剂不能连续排出再生。
七、塔式反应器塔式反应器主要分为以下几种：1、鼓泡塔反应器鼓泡塔反应器广泛应用于液体相也参与反应的中速、慢速反应和放热量大的反应。
例如，各种有机化合物的氧化反应、各种石蜡和芳烃的氯化反应、各种生物化学反应、污水处理曝气氧化和氨水碳化生成固体碳酸氢铵等反应，都采用这种鼓泡塔反应器。
2、填料塔反应器填料塔反应器是广泛应用于气体吸收的设备，也可用作气、液相反应器，由于液体沿填料表面下流，在填料表面形成液膜而与气相接触进行反应，故液相主体量较少。