反应器选型与设计完结版
反应器选型与设计完结版Newly compiled on November 23, 2020
反应器选型与设计一、反应器类型
反应器设备种类很多，按结构型式分，大致可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。
釜式反应器：
反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器出口物料的浓度和温度。物料质点在反应器内停留时间有长有短，存在不同停留时间物料的混合，即返混程度最大。应器内物料所有参数，如浓度、温度等都不随时间变化，从而不存在时间这个自变量。优点：适用范围广泛，投资少，投产容易，可以方便地改变反应内容。
缺点：换热面积小，反应温度不易控制，停留时间不一致。绝大多数用于有液相参与的反应，如：液液、液固、气液、气液固反应等。
管式反应器
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。
固定床反应器
固定床反应器的优点是：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。
固定床反应器的缺点是：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。
1. 4 流化床反应器
（1）流化床反应器的优点
①由于可采用细粉颗粒，并在悬浮状态下与流体接触，流固相界面积大（可高达
16400m2/m3），有利于非均相反应的进行，提高了催化剂的利用率。
3280
~
②由于颗粒在床内混合激烈，使颗粒在全床内的温度和浓度均匀一致，床层
与内浸换热表面间的传热系数很高[200~400/(2)]，全床热容量大，热稳定性高，这些都有利于强放热反应的等温操作。这是许多工艺过程的反应装置选择流化床的重要原因之一。
流化床内的颗粒群有类似流体的性质，可以大量地从装置中移出、引入，并可以在两个流化床之间大量循环。这使得一些反应—再生、吸热—放热、正反应—逆反应等反应耦合过程和反应—分离耦合过程得以实现。使得易失活催化剂能在工程中使用。
（2）流化床反应器的缺点
①气体流动状态与活塞流偏离较大，气流与床层颗粒发生返混，以致在床层轴向没有温度差及浓度差。加之气体可能成大气泡状态通过床层，使气固接触不良，使反应的转化率降低。因此流化床一般达不到固定床的转化率。
②催化剂颗粒间相互剧烈碰撞，造成催化剂的损失和除尘的困难。
③由于固体颗粒的磨蚀作用，管子和容器的磨损严重。虽然流化床反应器存在着上述缺点，但优点是主要的。流态化操作总的经济效果是有利的，特别是传热和传质速率快、床层温度均匀、操作稳定的突出优点，对于热效应很大的大规模生产过程特别有利。
二、反应器设计原则
反应器设计时，应遵循“合理、先进、安全、经济”的原则，具体设计时还需满足以下要求：
1．满足物料转化率和反应时间的要求
2．满足反应的热传递要求
3．满足物料流动和混合的要求，设计适当的搅拌器或类似作用的装置
4．满足防腐和机械加工要求，合理选择材质
三、反应器选型
1.参考相关文献，对于气-固相反应，反应器类型主要有固定床反应器、流化床反应器和移动床反应器，本反应的反应器类型主要为固定床反应器。对于固定床反应器的优点是：
①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。
正因为它有这么多优点，根据工艺需求，考虑到气-固相反应形式，因此最后选择气-固相绝热固定床反应器。
2.工艺确定（国外传统的甲苯歧化与烷基转移技术）
目前,世界上传统的甲苯歧化与烷基转移技术共有6种,即Xylene一Plus法、Tatoray 法、LTD法、MTDP法、T2Bx法及MsTDP法。我们采用的是与Tatoray法类似的生产工艺。
反应机理
3．物料表
四.固定床反应器的计算方法(甲苯歧化与C9芳烃烷基转移翻译器计算示例)
?固定床反应器工艺计算的内容有三个方面：一是反应器的有效体积即催化剂装填量的计算，二是床高和床径的计算，三是传热面积和床层压力降的计算。
?Ｖ
的计算有经验法和数学模型法两种。
Ｒ
?经验法是根据空速、空时收率、催化剂负荷等数据，反推完成一定任务所需的催化剂装填量，比较简单。
?数学模型法按座标数目分有一维模型和二维模型；按相态分有拟均相模型和非均相模型。
经验计算法(经验法主要用于计算催化剂床层体积、传热面积及床层压力降。) 本工艺采用绝热固定床反应器，与Tatoray技术类似，选用沸石催化剂，临氢操作，反应原料为甲苯和C9芳烃。该工艺工业化后催化剂不断更新换代，转化率由原来的%提升至%；操作周期由最初的3个月延长至36个月。该工艺具有反应器结构及反应流程简单、转化率高、选择性高等特点，而且该工艺不仅可以处理甲苯，还可以充分利用C9芳烃，最大限度地满足生产PX的要求，因此在与其他工艺的竞争中始终处于优势地位。由于我们采用的是与Tatoray技术类似的生产技术，因此我们采用上海石油化工研究院开发的以丝光沸石为主体的HAT-096型甲苯歧化与烷基转移催化剂。
. 2.催化剂用量的计算
根据重时空速与催化剂的关系
取催化剂堆积密度3690/b kg m ρ=,
则催化剂床层体积:
催化剂一般装填整个反应器的40%~60%，此处我们选取60%装填量： 反应器体积：
使用经验法计算催化剂的用量，必须注意适用条件：反应器的型式及结构参数，催化剂的型号及粒度，操作压力，反应物系初始组成、最终转化率、气体净化程度及催化剂的使用时间。 反应器的直径和高度
根据有关规定，为了保证反应气流稳定，固定床反应器的长径比一般在4~20之间。此处我们选取反应器反应器长径比＝4 床径计算（无内件时）
R = D =×2=
此处选取反应器直径D=3400mm ，固定床反应器长度H=13600mm 反应器筒体壁厚的设计参数的确定 （1）设计压力的相关确定
计算压力=设计压力+液柱静压力 设计压力：P
=P 工（1.05-1.1）P
此处我们取：
P= p 工= × = 液体静压：P L P L =ρgH （ρ对=）
P L =ρ对gH=××26== 计算压力：P 计
= 3.41103 4.0293414.029 kPa L P P P +=?+=计
（2）设计温度的相关确定
该反应器操作温度为450℃，取设计温度500℃，反应压力为，则选用中304-0Cr18Ni9不锈钢。 反应器壁厚
操作压力为P =，设计计算压力取 倍的工作压力，即P C =×= MPa,，焊缝系数取?=1，内径 D i =3400mm 。查《化工设备设计基础》P213 附表1得304-0Cr18Ni9不锈钢,在450℃下的许用应力[]t
σ=103 MPa ，腐蚀裕量按每年 的腐蚀量,计15年腐蚀裕量取C2= 设计厚度257.3 1.50.11560.3d C C mm δδ=++=++?=腐蚀量
筒体封头设计
封头选用标准型椭圆封头，曲面高度h1 =850mm，直边高度h 2=50mm，壁厚20mm,内表面积A =，容积V=，质量m=2080kg。
裙座高度
因卸料需要，需要安装裙座，
裙座高度
1.5 1.5 3.4
22 4.55
22
D
H m
?
=+=+=
附件设计
（1）筒体法兰的设计
根据筒体内操作压力、温度和筒体直径，查《压力容器法兰分类和规格表》和《压力容器法兰分类与技术条件》（JB/T4700-2000），选带衬环的甲型平焊法兰（如图2-4 所示），法兰材料为16MnR。查标准《非金属软垫片》（JB/T4704-2000）、《缠绕垫片》（JB/T4705-2000）、《金属包垫片》（JB/T4706-2000）及《压力容器法兰分类与技术条件》（JB/T4700-2000），
查标准JB/T4701-2000《甲型平焊法兰》，公称压力PN=，公称直径DN=2600mm，则法兰标记为：法兰T4701-2000。
甲型平焊法兰结构示意图
查标准《压力容器用非金属软垫片》（JB/T4704-2000），选用垫片为平形的奶油橡胶石棉板，标记为：垫片T4704-2000。
（2）螺栓根径和螺栓个数的设计
根据《钢制压力容器》设计，螺栓法兰的材料选择20R，其标准为GB 6654，螺栓24个，直径16mm。
（3）人孔的设计
人孔
该固定床反应器内装催化剂，为了装卸催化剂并检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件等，设置人孔。本反应器为固定床反应器，由于反应器压力为，所以本设计决定采用回转盖板式平焊法兰人孔。根据标准HG/T21514-2005《钢制人孔和手孔的类型与技术条件》，选用回转盖板式平焊法兰人孔，其安装位置灵活。固定床反应器为立式反应器，反应器高度为，催化剂装填分为3段，故设4个人孔。
HG/T21516-2005 回转盖板式平焊法兰人孔，其公称直径为500mm；公称压力；密封面型式为平面；筒节、凸缘材料为304-0Cr18Ni9钢：；垫片材料为耐油石棉橡胶板；筒节高度为130mm。
人孔补强确定
根据标准JB/T4736-2002《补强圈》，该人孔可用补强圈补强。采用内坡口型式、全焊透焊接，补强圈放在釜壁外单面补强。
D型补强圈型式尺寸示意图（适用于壳体为内坡口的全焊透结构）
所选人孔筒节内径为500mm，外径为516mm、壁厚为8mm。补强圈材料采用304L不锈钢设备，尺寸算确定如下：
补强圈外径D
2 =760mm，内径 D
1
=d
+9=516+9=525mm。根据补强的金属面积应大于
或等于开孔减少的截面积，补强圈的厚度按下式估算：
其中：
δ补——补强圈厚度，mm；
δ1——人孔筒节厚度，mm；
δ2——器壁厚度（δn=15mm）与腐蚀裕量（C2= ）之差，mm；
di——人孔筒节内径，mm；
圆整至标准值，取16mm厚。
（4）反应器支座的设计
本反应器选择圆筒裙式支座
选择依据：裙式支座适用于高大型或重型立式容器的支承。裙座有圆筒形和圆锥形两种形式，通常采用圆筒型裙座。圆锥形裙座一般用于以下情况：1塔径D>1000，且H/D≥30或D≤1000，且H/D≥25；2基本风压q≥m2或地震烈度≥8度时。圆锥形裙座的半锥角≤15°。
裙座开孔：
排气孔
裙座顶部须开设Φ80的排气孔，以排放可能聚结在裙座与封头死区有害气体。
排液孔
裙座底部须开设100的排液孔，一般孔径Φ50，中心高50mm的长圆孔。
人孔
裙座上必须开设人孔，以方便检修；人孔为圆形，
引出管通道孔
考虑到管子热膨胀，在支承筋与引出管之间应保留一定间隙。 （5）裙座与塔体封头连接
裙座直接焊接在塔底封头上，可采用对接焊缝或搭接焊缝。在没有风载荷或地震载荷时，对接焊缝承受容器重量产生的压缩载荷，搭接焊缝则承受剪切载荷。相比而言，搭接焊缝受力情况较差，在一些小塔或受力较小的情况下采用。本设计选用对接焊缝。 裙座壳体过渡段 塔壳设计温度低于-20℃或高于250℃时，裙座壳顶部分的材料应与塔下封头材料相同，选择20R ，裙座壳体过渡段长度取4倍保温层厚度，但不小于500mm ； （6）群座保护层
当塔内或周围容器内有易燃、易爆介质时，一旦发生火灾，裙式支座型式会因温度升高而丧失强度，故裙座应设防火层。当裙座D≤1500mm时，仅外面敷设防火层；当裙座D>1500mm 时，两侧均敷设50mm 石棉水泥层。
当塔内操作温度很高，塔体与裙座的温度差引起不均匀热膨胀，会使裙座与塔底封头连接焊缝受力情况恶化，此时须对裙座加以保温。
选用圆锥形裙座，裙座内径3400mm ，裙座壁厚20mm ，裙座高度。两侧均敷设50mm 石棉水泥层。 管口设计 反应器进口
反应器进口总流量为V=4608.98857m 3/h=s ，选进入反应器之前总管道运输速度为20m/s ，管的直径为：
00.287d m =
= 采用DN=300 的管道(根据GB/T1057-1995)
校核：根据选取的公称直径为300mm ，则速度为：3
4 1.29
16.99/3.140.3
u m s ?==?，在允许范围内(流速一般在10～30m/s)，可以选取。 出口管设计
反应器出口流量34608.98857/V m h = = /s ，取出口管速为20m/s ：
出口管直径：00.287d m =
=
圆整后选取DN=300mm 的压力管（根据GB/T1057-1995）
校核：根据选取的公称直径为300mm ，则速度为：3
4 1.29
16.99/3.140.3u m s ?==?，在允许范
围内，可以选取。
表 反应器详细装备列表
反应器类型 固定床反应器
设计压力（Mpa ） 设计温度（℃） 450
催化剂
HAT-096
催化剂床层体积（m 3
）
内径（mm ） 3400 床层高度（m ）
筒体材质0Cr18Ni9
筒体壁厚（mm）
入口扩散器锥形扩散器
类型盘式孔流型分布器
升气管高度（mm）150
反应器内件升气管直径（mm） 100
喷淋孔直径（mm） 5
喷淋孔数 250
催化剂层高度（m）
封头类型标准椭圆形封头
材质0Cr18Ni9
封头壁厚 20
曲面高度（mm） 850
直边高度（mm） 50
裙座类型圆柱形裙座
裙座裙座内径（mm） 3400
裙座壁厚（mm） 20
裙座高度（m）
人孔直径（mm） 500
个数 4
反应器选型与设计完结版
反应器选型与设计 一、反应器类型 反应器设备种类很多，按结构型式分，大致可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。 釜式反应器： 反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器出口物料的浓度和温度。物料质点在反应器内停留时间有长有短，存在不同停留时间物料的混合，即返混程度最大。应器内物料所有参数，如浓度、温度等都不随时间变化，从而不存在时间这个自变量。 优点：适用范围广泛，投资少，投产容易，可以方便地改变反应内容。 缺点：换热面积小，反应温度不易控制，停留时间不一致。绝大多数用于有液相参与的反应，如：液液、液固、气液、气液固反应等。 管式反应器 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。固定床反应器 固定床反应器的优点是：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。 固定床反应器的缺点是：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。 1. 4 流化床反应器 （1）流化床反应器的优点 ①由于可采用细粉颗粒，并在悬浮状态下与流体接触，流固相界面积大（可高 16400m2/m3），有利于非均相反应的进行，提高了催化剂的利用率。 达3280 ~ ②由于颗粒在床内混合激烈，使颗粒在全床内的温度和浓度均匀一致，床层 400/(2)]，全床热容量大，热稳定性高，这与内浸换热表面间的传热系数很高[200 ~
反应釜搅拌器选型方法规范
反应釜搅拌器选型方法规范 反应釜搅拌器一个好的选型方法最好具备两个条件，一是选择结果合理，一是选择方法简便，而这两点却往往难以同时具备。 由于液体的粘度对搅拌状态有很大的影响，所以根据反应釜内搅拌介质粘度大小来选型是一种基本的方法。几种典型的搅拌器都随粘度的高低而有不同的使用范围。随粘度增高的各种搅拌器使用顺序为推进式、涡轮式、浆式、锚式和螺带式等，这里对推进式的分得较细，提出了大容量液体时用低转速，小容量液体时用高转速。这个选型图不是绝对地规定了使用浆型的限制，实际上各种浆型的使用范围是有重叠的，例如浆式由于其结构简单，用挡板可以改善流型，所以在低粘度时也是应用得较普遍的。而涡轮式由于其对流循环能力、湍流扩散和剪切力都较强，几乎是应用最广的一种浆型。 根据搅拌过程的目的与搅拌器造成的流动状态判断该过程所适用的浆型，这是一种比较合用的方法。由于苏联的浆型选择有其本国的习惯，所以与我国常用浆型并不尽相同。 推荐浆型是把浆型分成快速型与慢速型两类，前者在湍流状态操作，后者在层流状态操作。选用时根据搅拌目的及流动状态来决定浆型及挡板条件，流动状态的决定要受搅拌介质的粘度高低的影响。 其使用条件比较具体，不仅有浆型与搅拌目的，还有推荐的介质粘度范围、搅拌转速范围和槽的容量范围。 提出的选型表也是根据反应釜搅拌的目的及搅拌时的流动状态来选型，它的优点还在于根据不同搅拌过程的特点划分了浆型的使用范围，使得选型更加具体。比较上述表可以看到，选型的根据和结果还是比较一致的。下面对其中几个主要的过程再作些说明。 低粘度均相液体混合，是难度最小的一种搅拌过程，只有当容积很大且要求混合时间很短时才比较困难。由于推进式的循环能力强且消耗动力少，所以是最合用的。而涡轮式因其动力消耗大，虽有高的剪切能力，但对于这种混合的过程并无太大必要，所以若用在大容量液体混合时，其循环能力就不足了。
反应器选型
表6-1 反应器选型一览表表6-2 压缩机选型一览表 名称类型数 量 个 型号 重 量 t 功率 Kw 价格/万 元 异构化循环压缩机凝汽透平驱动 的离心式压缩 机 2 BCL406/A 14. 3 5000 名称 数量/ 台类型尺寸/mm 温度 /℃ 压力 /MPa 封头形式材料 重量/ Kg 价格/万 元 异构化反 应器1 Packin ox焊板 式 Φ4000*13000420 1.2 标准椭圆 型封头 06Cr25 Ni20S3 1008 36238.2 异构化分 离器1 FA-701 -1/2 Φ4000*13000 175 0.8 标准椭圆 形风头 06Cr25 Ni20S3 1008 36238.2
编号型号类型 内径 /mm 列管 管数/ 根 管程 数 换热 面积 /㎡ 材料 重量/ Kg 价格/ 万元管长 /mm 列管规格 /mm 排列方式管程壳程 E101 BEM600-0.345-28.8-1.27/19-1Ⅰ管板式635 1270 Φ19X2正三角形310 1 28.8 碳钢碳钢1549 18.3 E102 BEM200-0.345/3.3-6.5-2.4/19-2Ⅰ管板式203.2 2438.4 Φ19X2正三角形46 2 6.5 碳钢碳钢354 6.0 E103 BEM200-0.345-2.3-1.2/19-4Ⅰ管板式203.2 1219.2 Φ19X2正三角形33 4 2.3 碳钢碳钢214 4.9 E104 BEM200-0.345-9.8-4.6/19-2Ⅰ管板式203.2 4267.2 Φ19X2正三角形39 2 9.8 碳钢碳钢465.7 6.0 E105 BEM200-0.345/1.03-3.1-1.2/19-2Ⅰ管板式203.2 1219.2 Φ19X2正三角形46 2 3.1 碳钢碳钢228.6 5.1 E106 BEM200-0.345/4.4-3.1-1.2/19-1Ⅰ管板式177.8 1219.2 Φ19X2正三角形46 1 3.1 碳钢碳钢233.9 5.2 E107 BEM200-0.345-3.2-1.2/19-1Ⅰ管板式203.2 1219.2 Φ19X2正三角形47 1 3.2 碳钢碳钢244.6 5.1
反应器选型与设计完结版
反应器选型与设计完结版 This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.
反应器选型与设计 一、反应器类型 反应器设备种类很多，按结构型式分，大致可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。 釜式反应器： 反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器出口物料的浓度和温度。物料质点在反应器内停留时间有长有短，存在不同停留时间物料的混合，即返混程度最大。应器内物料所有参数，如浓度、温度等都不随时间变化，从而不存在时间这个自变量。优点：适用范围广泛，投资少，投产容易，可以方便地改变反应内容。 缺点：换热面积小，反应温度不易控制，停留时间不一致。绝大多数用于有液相参与的反应，如：液液、液固、气液、气液固反应等。 管式反应器 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。 固定床反应器 固定床反应器的优点是：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。 固定床反应器的缺点是：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。 1. 4 流化床反应器 （1）流化床反应器的优点 ①由于可采用细粉颗粒，并在悬浮状态下与流体接触，流固相界面积大（可高达 16400m2/m3），有利于非均相反应的进行，提高了催化剂的利用率。 3280 ~ ②由于颗粒在床内混合激烈，使颗粒在全床内的温度和浓度均匀一致，床层 400/(2)]，全床热容量大，热稳定性高，这些都与内浸换热表面间的传热系数很高[200 ~ 有利于强放热反应的等温操作。这是许多工艺过程的反应装置选择流化床的重要原因之一。 流化床内的颗粒群有类似流体的性质，可以大量地从装置中移出、引入，并可以在两个流化床之间大量循环。这使得一些反应—再生、吸热—放热、正反应—逆反应等反应耦合过程和反应—分离耦合过程得以实现。使得易失活催化剂能在工程中使用。 （2）流化床反应器的缺点
气液相反应器基本类型与结构
6.1.2 气液相反应器基本类型与结构 1.气液相反应器的基本类型 气液相反应器按气液相接触形态可分为： （1）气体以气泡形态分散在液相中的鼓泡塔反应器、搅拌鼓泡釜式反应器和板式反应器； （2）液体以液滴状分散在气相中的喷雾、喷射和文氏反应器等； （3）液体以膜状运动与气相进行接触的填料塔反应器和降膜反应器等。 (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) 气液相反应器的主要类型示意图 (a)填料塔反应器；（b）板式塔反应器；（c）降膜反应器；（d）喷雾塔反应器；（e）鼓泡塔反应器；（f）搅拌鼓泡釜式反应器；（g）喷射或文氏反应器 2.气液相反应器的特点 (1)鼓泡塔反应器（图片） 特点：a.气相既与液相接触进行反应同时搅动液体以增加传质速率； b.鼓泡塔反应器结构简单、造价低、易控制、易维修、防腐问题易解决，用于高压时也无困难。 c.鼓泡塔内液体返混严重，气泡易产生聚并，故效率较低。 应用：这类反应器适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。
(2)填料塔反应器（图片） 特点：a.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。 b.填料塔反应器气体压降很小，液体返混极小，是一种比较好的气液相反应器。 应用：适用于瞬间、界面和快速反应。 （3）板式塔反应器（图片） 特点:a.板式塔反应器中的液体是连续相而气体是分散相，借助于气相通过塔板分散成小气泡而与板上液体相接触进行化学反应； b.能在单塔中直接获得极高的液相转化率； c.板式塔反应器的气液传质系数较大，可以在板上安置冷却或加热元件，以适应维持所需温度的要求； d.但是板式塔反应器具有气相流动压降较大和传质表面较小等缺点。 应用：板式塔反应器适用于快速及中速反应。 (4)膜反应器（图片） 特点：a.通常借助管内的流动液膜进行气液反应，管外使用载热流体导入或导出反应热。 b.降膜反应器还具有压降小和无轴向返混的优点。 c.由于降膜反应器中液体停留时间很短， d.降膜管的安装垂直度要求较高，液体成膜和均匀分布是降膜反应器的关键，工程使用时必须注意。 应用：降膜反应器可用于瞬间、界面和快速反应，它特别适用于较大热效应的气液反应过程；不适用于慢反应；也不适用于处理含固体物质或能析出固体物质及粘性很大的液体。 （5）喷雾塔反应器（图片） 特点：a.液体以细小液滴的方式分散于气体中，气体为连续相，液体为分散相， b.具有相接触面积大和气相压降小等优点。
反应器选型与设计完结版
反应器选型与设计完结 版 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】
反应器选型与设计一、反应器类型 反应器设备种类很多，按结构型式分，大致可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。 釜式反应器： 反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器出口物料的浓度和温度。物料质点在反应器内停留时间有长有短，存在不同停留时间物料的混合，即返混程度最大。应器内物料所有参数，如浓度、温度等都不随时间变化，从而不存在时间这个自变量。 优点：适用范围广泛，投资少，投产容易，可以方便地改变反应内容。 缺点：换热面积小，反应温度不易控制，停留时间不一致。绝大多数用于有液相参与的反应，如：液液、液固、气液、气液固反应等。 管式反应器 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。
固定床反应器 固定床反应器的优点是：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。 固定床反应器的缺点是：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。 1. 4 流化床反应器 （1）流化床反应器的优点 ①由于可采用细粉颗粒，并在悬浮状态下与流体接触，流固相界面积大（可 16400m2/m3），有利于非均相反应的进行，提高了催化剂的利用率。 高达3280 ~ ②由于颗粒在床内混合激烈，使颗粒在全床内的温度和浓度均匀一致，床层与内浸换热表面间的传热系数很高[200 400/(2)]，全床热容量大，热稳定性高， ~ 这些都有利于强放热反应的等温操作。这是许多工艺过程的反应装置选择流化床的重要原因之一。 流化床内的颗粒群有类似流体的性质，可以大量地从装置中移出、引入，并可以在两个流化床之间大量循环。这使得一些反应—再生、吸热—放热、正反应—逆反应等反应耦合过程和反应—分离耦合过程得以实现。使得易失活催化剂能在工程中使用。 （2）流化床反应器的缺点
化学反应器分类及其特点
化学反应器分类及其特点 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
化学反应器的分类及特点 秦财德 （中南大学、化学化工学院、化工1002班） 摘要: 反应器的应用始于古代，制造陶器的窑炉就是一种原始的反应器。近代工业中的反应器形式多样。化学反应器，用于实现液相单相反应过程和液液、气液、液固、气液固等多相反应过程。器内常设有搅拌（机械搅拌、气流搅拌等）装置。本文主要介绍化学反应器的分类和特点 关键词：化学反应器特点典型反应 现在的化工反应器在向高精端方向发展，在化工反应中处于主要地位，化学反应器是化学反应的载体,是化工研究、生产的基础,是决定化学反应好坏的重要因素之一,因此反应器的设计、选型是十分重要的。反应器的种类很多，设计和选型很重要，座椅应该按照实际情况来设计制造。 一．釜式反应器 （一）反应器的简介 一种低高径比的圆筒形反应器，用于实现液相单相反应过程和液液、气液、液固、气液固等多相反应过程。器内常设有搅拌（机械搅拌、气流搅拌等）装置。在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶。在反应过程中物料需加热或冷却时，可在反应器壁处设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。 （二）反应器的特点
反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器出口物料的浓度和温度。物料质点在反应器内停留时间有长有短，存在不同停留时间物料的混合，即返混程度最大。反应器内物料所有参数，如浓度、温度等都不随时间变化，从而不存在时间这个自变量。 优点：适用范围广泛，投资少，投产容易，可以方便地改变反应内容。 缺点：换热面积小，反应温度不易控制，停留时间不一致。绝大多数用于有液相参与的反应，如：液液、液固、气液、气液固反应等。 （三）典型反应： 在等温间歇反应器中进行乙酸乙酯皂化反应： CH 3COOC 2 H 5 +NaOH CH 3 COONa+ C 2 H 5 OH 二．管式反应器 （一）反应器的简介 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.（二）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。
反应器选型与设计完结版
反应器选型与设计完结版Newly compiled on November 23, 2020
反应器选型与设计一、反应器类型 反应器设备种类很多，按结构型式分，大致可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。 釜式反应器： 反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器出口物料的浓度和温度。物料质点在反应器内停留时间有长有短，存在不同停留时间物料的混合，即返混程度最大。应器内物料所有参数，如浓度、温度等都不随时间变化，从而不存在时间这个自变量。优点：适用范围广泛，投资少，投产容易，可以方便地改变反应内容。 缺点：换热面积小，反应温度不易控制，停留时间不一致。绝大多数用于有液相参与的反应，如：液液、液固、气液、气液固反应等。 管式反应器 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。 固定床反应器
固定床反应器的优点是：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。 固定床反应器的缺点是：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。 1. 4 流化床反应器 （1）流化床反应器的优点 ①由于可采用细粉颗粒，并在悬浮状态下与流体接触，流固相界面积大（可高达 16400m2/m3），有利于非均相反应的进行，提高了催化剂的利用率。 3280 ~ ②由于颗粒在床内混合激烈，使颗粒在全床内的温度和浓度均匀一致，床层 与内浸换热表面间的传热系数很高[200~400/(2)]，全床热容量大，热稳定性高，这些都有利于强放热反应的等温操作。这是许多工艺过程的反应装置选择流化床的重要原因之一。 流化床内的颗粒群有类似流体的性质，可以大量地从装置中移出、引入，并可以在两个流化床之间大量循环。这使得一些反应—再生、吸热—放热、正反应—逆反应等反应耦合过程和反应—分离耦合过程得以实现。使得易失活催化剂能在工程中使用。 （2）流化床反应器的缺点 ①气体流动状态与活塞流偏离较大，气流与床层颗粒发生返混，以致在床层轴向没有温度差及浓度差。加之气体可能成大气泡状态通过床层，使气固接触不良，使反应的转化率降低。因此流化床一般达不到固定床的转化率。
气液反应器Vapourtec_Gas-Liquid_Reactor
New Vapourtec Gas / Liquid Membrane Reactor May 2011 - Vapourtec announce a new cost-effective reactor for gas/liquid reactions, offering the facility to control reaction temperature and feed in gas within the same coil tube reactor. The new reactor is fully compatible with existing Vapourtec R Series systems, and reactor heat exchangers. Background There has been a great deal of interest in gas/liquid reactions in flow chemistry Hazardous reactions such as carbonylations and hydrogenations are of particular interest. Most commonly the implementation of these reactions falls into one of two categories: ?Blending of a controlled flow rate of gas with the liquid flow ?Introduction of gas to the liquid via a membrane of some sort Mixed Flow The first of these can be seen in this https://www.360docs.net/doc/b015644536.html,/datasheets/ozonolysis In this example, annular flow is used (necessarily, as only 11% of the gas is actually useful ozone) but there has also been work with segmented Taylor flow (where alternate zones of gas and liquid are of the same order of size). Taylor flow can be tricky to control (liquid surface tension varies significantly with temperature and the volume occupied by the gas varies with pressure) and not always easy to scale. It also requires certain auxiliary equipment (mass flow controller) and will often result in the need to dispose of a flow of gas at the end (which could be saturated with flammable solvent vapour). Automated optimisation of such reaction setups may require the integration of the auxiliary equipment with the flow system .
反应器设计
第九章反应器设计 9.1 概述 (1) 9.2反应器的分类和结构特点 (3) 9.3 发酵罐设计与分析 (6) 9.5 其他反应器 (14) 9.1 概述 生物反应器是指一个能为生物反应提供适宜的反应条件，以实现将原料转化为特定产品的设备，是生物技术产业化的核心。 生物反应器设计的主要内容包括：（1）反应器选型，即根据生产工艺要求、反应及物料的特性等因素，确定反应器的操作方式、结构类型、传递和流动方式等；（2）设计反应器结构，确定各种结构参数，即确定反应器的内部结构及几何尺寸、搅拌器形式、大小及转速、换热方式及换热面积等；（3）确定工艺参数及其控制方式，如温度、压力、pH、通气量、底物浓度、进料的浓度、流量和温度等。生物反应器设计的基本要求： （1）避免将必须蒸汽灭菌的部件与其它部件直接相连； （2）法兰应尽量少； （3）尽可能采用焊接连接，焊接部位要充分抛光； （4）避免产生凹陷和裂缝； （5）设备各部件能分别进行灭菌； （6）反应器的接口处用蒸汽封口； （7）阀门要易清洗，易使用，易灭菌； （8）反应器内易保持一定正压； （9）为便于清洗，反应器主体部分应尽量简单。 反应器的设计以及工程放大，主要采用数学模型法，即利用数学模型来分析、研
究生化反应过程中的现象和规律，即用数学语言表达过程中各种变量之间的关系。 数学模型的建立：以生物反应器为研究对象，将其中的生化反应过程分解为生化反应、传递过程及流体流动与混合等子过程，并分别进行研究，通过物料衡算和热量衡算将各子过程的相关参数进行关联和偶合，即对动力学方程、物料衡算及热量衡算式联立求解，从而得到所研究的生化反应过程规律的解析表达形式。另一方面，由于生化反应过程极为复杂，往往对过程的机理研究得不透彻或有些问题尚不清楚，在这种情况下，就必须结合一定的经验模型，即在一定条件下由实验数据进行数学关联并拟合而得到的模型。
乙酸丁酯反应器选型
学习任务卡
化学反应过程与设备 小组成员： 任务：A0101乙酸丁酯反应器型式及反应器材质的选择 任务点0101-1 合成乙酸丁酯的反应原理及其工业生产方法 C4H9OH+CH3COOH→CH3COOC4H9+H2O 由乙酸与正丁醇在硫酸存在下酯化而得。将丁醇、乙酸和硫酸按比例投入酯化釜，在120℃进行酯化，经回流脱水，控制酯化时的酸值在0.5以下，所得粗酯经中和后进入蒸馏釜，经蒸馏、冷凝、分离进行回流脱水，回收醇酯，最后在126℃以下蒸馏而得产品。生产工艺有连续法及间歇法，视生产规模不同而定。原料消耗定额：乙酸（98%）540kg/t、正丁醇650kg/t。 任务点0101-2 乙酸丁酯、原料、催化剂的物理、化学性质
正丁醇物化性质 英文名称: butyl alcohol；1-butanol 别名: 丁醇分子式: C4H10O；CH3(CH2)3OH 分子量: 74.12 熔点: -88.9℃沸点：117.25 相对密度: d(20,4)=0.8908；蒸汽压: 35℃(蒸汽压： 0.82kPa/25℃) 溶解性: 微溶于水，溶于乙醇、醚多数有机溶剂 稳定性: 稳定外观与性状: 无色透明液体，具有特殊气味危险标记: 7(易燃液体)临界压力(MPa): 4.90 饱和蒸气压: 0.82(25℃) 折射率(n20D )1.3993，闪点:35℃(闭口)，40℃(开口) 自燃点365℃，粘度:2.95mPa.s(20℃) 张力:24.6mN/m(20℃) 20℃时在水中的溶解度7.7%(重量)，水在正丁醇中的的溶解度20.1%(重量)。 用途：用于制取酯类、塑料增塑剂、医药、喷漆，以及用作溶剂。也是多种涂料的溶剂和制增塑剂邻苯二甲酸二丁酯（见邻苯二甲酸酯）的原料，也用于制造丙烯酸丁酯、醋酸丁酯、乙二醇丁醚以及作为有机合成中间体和生物化学药的萃取剂，还用于制造表面活性剂 催化剂：浓硫酸 纯硫酸是一种无色油状液体。常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为 98.3％，其密度为1.84g/cm-3，其物质的量浓度为18.4mol/L。硫酸是一种高沸点难挥发的强酸，易溶于水，能以任意比与水混溶。浓硫酸溶解时放出大量的热，因此浓硫酸稀释时应该“酸入水，沿器壁，慢慢倒，