管式反应器的特点与分类
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。
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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。
各种反应器特点优缺点及应用
各种反应器特点优缺点及应用反应器是化学工程中用于进行化学反应的设备。
根据不同的反应类型、工艺要求和操作条件，不同类型的反应器具有不同的特点、优缺点和应用。
下面将简要介绍几种常见的反应器及其特点、优缺点和应用。
1.批量反应器批量反应器是最简单的一种反应器，适用于小规模生产和常规实验室反应。
其特点如下：-特点：操作简单，投料灵活，适用于多种反应类型；-优点：可以实现灵活的反应过程控制，易于升级和调整；-缺点：反应过程中温度、压力和混合程度可能不均匀，反应时间较长，生产周期较长；-应用：广泛应用于实验室研究和小规模生产中，例如有机合成、催化反应等。
2.连续流动反应器连续流动反应器是在反应物连续流动的条件下进行反应的反应器，其特点如下：-特点：反应物连续流动，反应发生在管道或管束中，进出料稳定；-优点：反应时间短，反应物浓度稳定，产物纯度高，废液排放量少，能耗较低；-缺点：操作条件相对复杂，设备成本较高，不适用于反应物稳定性较差的反应；-应用：广泛应用于底物稳定性较好的化学反应，如合成化学和催化反应等。
3.管式反应器管式反应器是一种连续流动反应器，具有管状结构，反应物在管内流动进行反应。
其特点如下：-特点：反应物在直管中流动，具有较大的接触面积和较高的传热效率；-优点：反应时间短，反应速度快，能够实现高温反应和高压反应；-缺点：管内积垢和堵塞的问题较突出，操作不够灵活，难以对反应过程进行调控；-应用：广泛应用于有机合成、聚合反应、氧化反应等。
4.搅拌式反应器搅拌式反应器是一种常见的批量反应器，其特点如下：-特点：反应物在搅拌器的作用下进行混合和反应；-优点：能够实现较好的混合程度，反应均匀，温度、压力和浓度控制相对容易；-缺点：能耗较高，产物分布不均匀，反应速率受到混合效果的影响；-应用：广泛应用于有机合成、聚合反应、酯化反应等。
5.固定床反应器固定床反应器是将催化剂固定在固体床上进行反应的反应器-特点：催化剂固定，反应物流经固体床进行反应；-优点：反应过程相对稳定，操作简单，可以持续生产较长时间；-缺点：反应物质传质受到限制，催化剂活性容易降低，床层温度不易均匀；-应用：广泛应用于催化反应，如重油加氢、氯化反应等。
管式反应器的特点与分类
多管反应器
多管式反应器的 传热面积较大， 可适用于热效应 较大的均相反应 过程;亦可适用 于气-固、液-固 非均相催化反应 过程。
多管式反应器的反 应管内还可充填固 体颗粒，以提高液 体湍动或促进非均 相流体的良好接触， 并可用来贮存热量 使反应器温度能够 更好的控制。
U型管式反应器
U形管式反应 器的管内设有 挡板或搅拌装 置，以强化传 热与传质过程 。
用于加压反应尤为合适适用于热效应较大的反应生产能力高适用于大型化和连续化的化工生产特点多程套管换热器b单程套管换热器a水平管式反应器易于制造检修特点式反应器d单程式立管式反应器c立管式反应器液相加氢反应液相氧化反应等工艺直管式反应器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盘管式反应器由许多水平盘管上下重叠串联而成
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 适用于热效应较大的反应
生产能力高
适用于大型化和连续化的化工生产
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 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
直管式反应器
水平管式反应器
立管式反应器
单程套管 换热器A 多程套管 换热器B
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
单程式立管 式反应器C 夹套式立管 式反应器D
特点
特点
A
气相，液相； 易于制造，检修
B
C
液相加氢反应、液相 氧化反应等工艺
D
盘管式反应器
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 φ400 mm的空间， 便于安装和检修。
管式反应器的结构及其应运
管式法生产高压聚乙烯
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。 （2）当操作运行时，为了尽可能降低粘壁物，可采用压 力脉冲反应器，即使管内压力周期性的突然下降7-10MPa, 然后再逐渐回复到原来的压力。当压力脉冲在管内传递时， 引起流速突然增大，因而能将黏附于壁上的积存物冲刷下 来，从而减少热阻，改善传热性能。
图3.7直管
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。
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。
大的均相反应过程。多管式反应器的反应管内还可 充填固体颗粒，以提高液体湍动或促进非均相流体 的良好接触，并可用来贮存热量使反应器温度能够 更好的控制，亦可适用于气 - 固、液 - 固非均相催化
反应过程。
通常按管式反应器管道的连接方式的不同，把管式 反应器分为多管串联管式反应器和多管并联管式反 应器
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、螺柱和螺母都有一定要求。 五，机架
管式反应器 (2)
管式反应器问题为化学反应工程学科中的中心问题 之一。20 世纪40 年代起开始开发应用，反应器呈 管状，长径比很大，属于连续操作反应器。研究本 问题的主要目的在于探求管式反应器内物理因素和 化学因素的相互作用, 寻找最适宜的设计方法和最 佳的操作条件。
4.U形管式反应器 如图6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，如 带多孔挡板的U 形管反应器被应 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器。
如深圳的许多具有排污及排洪双重作用的河流，由 于沿岸污水不断排入而受到严重污染，给附近居民 的工作、生活带来很大不便，甚至危及健康，同时 严重影响了流域周围环境和城市市容。采用管式电 反应系统对这些河流污水进行了处理研究，COD、 TP、SS 的去除率分别达到了81%、91%和89%。 此外，还有人利用管式电反应系统对五金加工废水 进行了处理，污染物种类为COD、磷酸盐、色度、 总锌，经处理COD、TP、SS、Zn 和色度的去除率 分别达到了94%、99.9%、89%、83%、和90%。
图2.水平管式反应器
2.立管式反应器 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。
图4.立管式反应器
化学反应器的类型和特点
化学反应器的类型和特点1. 釜式反应器（反应釜）呀，那可是很常见的一种呢！就像家里做饭的锅一样，能进行各种反应。
比如在化工生产中，很多液体之间的反应就是在釜式反应器里面完成的哦。
你说它是不是很厉害呀！2. 管式反应器呢，就像一条细长的通道。
一些快速进行的反应，好比赛车在赛道上飞驰，就特别适合在管式反应器中发生。
像石油裂解反应就是个很好的例子哟！3. 塔式反应器呀，高耸矗立，好像一个巨人。
它在气液反应中大展身手，比如吸收一些气体呀。
就像吸收空气中的污染气体一样，厉害吧！4. 固定床反应器，那里面的催化剂就乖乖地待着，一动不动。
就如同忠诚的卫士坚守岗位。
很多需要稳定催化的反应会选择它呢，想想看，是不是很神奇？5. 流化床反应器，里面的固体颗粒就像活泼的孩子，蹦蹦跳跳的。
一些要求固体和流体充分接触的反应，它就再合适不过啦。
好比孩子们尽情玩耍，活力满满呢！6. 微反应器，小巧而精致呀，却有着大能量。
一些精细的反应，就像雕琢艺术品一样在它里面进行。
这不是很让人惊叹吗？7. 膜反应器呢，就如同一个神奇的筛子，能把需要的和不需要的分开。
很多选择性反应都靠它呢，是不是感觉很酷炫？8. 光反应器，是不是一听就觉得很高科技？对呀，它就像在黑暗中寻找光明的勇士，专门处理那些需要光来引发的反应哩。
9. 酶反应器呀，利用酶的神奇魔力来催化反应。
就好像拥有魔法棒一样，能让反应高效进行。
你说这是不是太有趣啦！我觉得化学反应器的各种类型都有着独特的魅力和作用，它们就像是化学世界里的魔法道具，为我们创造出各种奇妙的反应和产物呢！。
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。
3精细化工过程与设备_第三章_管式反应器
图3.3 盘管式反应器
§3.1概述
(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 图3.4 U形管式反应器 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
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。
§3.2 管式反应器的结构
§3.2 管式反应器的结构
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§3.2 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。
§3.1概述
二，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 图3.1 水平管式反应器 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。
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多管反应器
多管式反应器的 传热面积较大， 可适用于热效应 较大的均相反应 过程;亦可适用 于气-固、液-固 非均相催化反应 过程。
多管式反应器的反 应管内还可充填固 体颗粒，以提高液 体湍动或促进非均 相流体的良好接触， 并可用来贮存热量 使反应器温度能够 更好的控制。
U型管式反应器
U形管式反应 器的管内设有 挡板或搅拌装 置，以强化传 热与传质过程 。
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 适用于热效应较大的反应
生产能力高
适用于大型化和连续化的化工生产
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 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
直管式反应器
水平管式反应器
立管式反应器
单程套管 换热器A 多程套管 换热器B
单程式立管 式反应器C 夹套式立管 式反应器
B
C
液相加氢反应、液相 氧化反应等工艺
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盘管式反应器
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 φ400 mm的空间， 便于安装和检修。
U形管的直径 大，物料停留 时间增长，可 以应用于反应 速率较慢的反 应。