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化工装置反应设备是发生化学反应或生物质变化等过程的场所,是流程性材料产品生产中的核心设备。广泛应用于化工、炼油、冶金、轻工等工业部门。在化工生产中,化学反应的种类很多,操作条件差异很大,物料的聚集状态也各不相同,使用反应器的种类也是多种多样。
一般可按用途、操作方式、结构型式等进行分类。最常见的是按结构型式分类,可分为机械搅拌式反应器,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,移动床反应器,电极式反应器和微反应器。
机械搅拌式反应器
机械搅拌式反应器可以用于均相反应,也可用于多相(液-液,气-液,液-固)反应,可以间歇操作,也可以连续操作。可在常压,加压,真空下生产操作,可控制范围大。同时在生产结束后,出料容易,反应器清洗方便,机械设计也已经成熟,因此用途十分广泛。
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。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。
管式反应器
主要用于气相、液相、气—液相连续反应过程,由单根(直管或盘管)连续或多根平行排列的管子组成,一般设有套管或壳管式换热装置。其结构简单,制造方便。
塔式反应器
塔式反应器广泛用于两种流体相,如气液相反应和液液反应等过程。一般高度为直径的数倍乃至十余倍,塔内设有增加两相接触的构件。常见的有填料塔,板式塔,鼓泡塔,喷雾塔等。填料塔结构简单,耐腐蚀,适用于快速和瞬间反应过程,轴向返混可忽略。能获得较大的液相转化率。
固定床板反应器
是指流体通过静止不动的固体物料所形成的床层而进行化学反应的设备。以气- 固反应的固定床反应器最常见。结构简单,操作稳定,便于控制,易实现大型化和连续化生产,是现代化工厂和反应中应用很广泛的反应器。其缺点是床层温度分布不均匀。
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。流化床反应器多用于气--固反应过程。
移动床反应器
当固体催化剂颗粒逐渐加入,反应物通过固体颗粒连续反应后连续排出,这种反应器称为移动床反应器。在反应器的固体颗粒之间基本上没有相对运动,而是整个颗粒层的移动。因此可以看成是移动的固定床反应器。
电化学反应器
由两个电极和电解质构成,用于输出和产生电能。如图的氢氧燃料电池,是以氢气为原料,氧气做氧化剂,通过向氢电极提供氢气,同时向氧电极供应氧气,氢气和氧气在电极催化作用下,通过电解质生成水。
微反应器
是通过纳米,微米的加工和细观精细集成技术制造的小型反应系统。微反应器内反应流体的通道尺寸在纳米,亚微米,微米到亚微米量级,串、并流等高度集成。可以制成微混器,微换热,微反应和集多功能于一体的微芯片。
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