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27种反映器的结构及原理,你想相识的都在这里

本文摘要:反映器的类型许多,如果按反映器的事情原理来分,可以归纳综合为以下几种类型:一、管式反映器在化工生产中,一连操作的长径比力大的管式反映器可以近似看成是理想置换流动反映器(平推流反映器,Plug flow reactor,简称PFR)。它既适用于液相反映,又适用于气相反映。由于PFR能蒙受较高的压力,用于加压反映尤为合适。具有容积小、比外貌大、返混少、反映参数一连变化、易于控制的优点,但对于慢速反映,则有需要管子长,压降大的不足。

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反映器的类型许多,如果按反映器的事情原理来分,可以归纳综合为以下几种类型:一、管式反映器在化工生产中,一连操作的长径比力大的管式反映器可以近似看成是理想置换流动反映器(平推流反映器,Plug flow reactor,简称PFR)。它既适用于液相反映,又适用于气相反映。由于PFR能蒙受较高的压力,用于加压反映尤为合适。具有容积小、比外貌大、返混少、反映参数一连变化、易于控制的优点,但对于慢速反映,则有需要管子长,压降大的不足。

▷ 管式反映器类型1、水平管式反映器由无缝钢管与U形管毗连而成。这种结构易于加工制造和检验。高压反映管道的毗连接纳尺度槽对焊钢法兰,可蒙受1600-10000kPa压力。

如用透镜面钢法兰,蒙受压力可达10000-20000kPa。2、立管式反映器立管式反映器被应用于液相氨化反映、液相加氢反映、液相氧化反映等工艺中。3、盘管式反映器将管式反映器做成盘管的形式,设备紧凑,节约空间。但检验和清刷管道比力难题。

4、U形管式反映器U形管式反映器的管内设有多孔挡板或搅拌装置,以强化传热与传质历程。U形管的直径大,物料停留时间增长,可应用于反映速率较慢的反映。5、多管并联管式反映器多管并联络构的管式反映器一般用于气固相反映,例如气相氯化氢和乙炔在多管并联装有固相催化剂的反映器中反映制氯乙烯,气相氮和氢混淆物在多管并联装有固相铁催化剂的反映器中合成氨。

6、活塞流反映器性能特点:① 反映器的长径比力大。② 假设差别时刻进入反映器的物料之间不发生逆向混淆(返混)。③ 反映物沿管长偏向流动,反映时间是管长的函数,其浓度随流动偏向从一个截面到另一个截面而变化。

二、釜式反映器釜式反映器也称槽式、锅式反映器,它是各种反映器中结构较为简朴且应用较广的一种反映器。它可用来举行均相反映,也可用于以液相为主的非均相反映。如非均相液相、液固相、气液相、气液固相等等。

釜式反映器的结构,主要由壳体、搅拌装置、轴封和换热装置四大部门组成。▷ 换热装置:▷ 搅拌装置:1、间歇釜间歇釜式反映器,或称间歇釜。

操作灵活,易于适应差别操作条件和产物品种,适用于小批量、多品种、反映时间较长的产物生产。间歇釜的缺点是:需有装料和卸料等辅助操作,产物质量也不易稳定。但有些反映历程,如一些发酵反映和聚合反映,实现一连生产尚有难题,至今还接纳间歇釜。

2、一连釜一连釜式反映器,或称一连釜3、釜式搅拌反映器釜式搅拌反映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映器是最典型的一种。性能特点:釜式反映器具有适用的温度和压力规模宽、适应性强、操作弹性大、一连操作时温度浓度容易控制、产物质量均一等特点。

但用在较高转化率工艺要求时,需要较大容积。通常在操作条件比力缓和的情况下操作,如常压、温度较低且低于物料沸点时,应用此类反映器最为普遍。

4、多级串联反映釜三、牢固床反映器又称填充床反映器,装填有固体催化剂或固体反映物用以实现多相反映历程的一种反映器。固体物通常呈颗粒状,粒径2~15mm左右,聚集成一定高度(或厚度)的床层。

床层静止不动,流体通过床层举行反映。它与流化床反映器及移动床反映器的区别在于固体颗粒处于静止状态。牢固床反映器主要用于实现气固相催化反映,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映时,床层则填装固体反映物。涓流床反映器也可归属于牢固床反映器,气、液相并流向下通过床层,呈气液固相接触。

1、轴向绝热式牢固床反映器流体沿轴向自上而下流经床层,床层同外界无热交流。2、绝热式牢固床反映器下图是绝热式牢固床反映器的示意图。它的结构简朴,催化剂匀称堆置于床内,床内没有换热装置,预热到一定温度的反映物料流过床层举行反映就可以了。

▷ 径向绝热式牢固床反映器流体沿径向流过床层,可接纳离心流动或向心流动,床层同外界无热交流。径向反映器与轴向反映器相比,流体流动的距离较短,流道截面积较大,流体的压力降较小。但径向反映器的结构较轴向反映器庞大。以上两种形式都属绝热反映器,适用于反映热效应不大,或反映系统能蒙受绝热条件下由反映热效应引起的温度变化的场所。

▷ 列管式牢固床反映器由多根反映管并联组成。管内或管间置催化剂,载热体流经管间或管内举行加热或冷却,管径通常在25~50mm之间,管数可多达上万根。列管式牢固床反映器适用于反映热效应较大的反映。

此外,尚有由上述基本形式串联组合而成的反映器,称为多级牢固床反映器。例如:当反映热效应大或需分段控制温度时,可将多个绝热反映器串联成多级绝热式牢固床反映器,反映器之间设换热器或增补物料以调治温度,以便在靠近于最佳温度条件下操作。

▷ 对外换热式牢固床反映器对外换热式反映器以列管式为多。通常是在管内放催化剂,管间走热载体(在用高压水或用高压蒸汽作热载体时,则把催化剂放在管间,而使管内走高压流体)。

▷ 多段绝热式牢固床反映器3、自身换热式反映器( 自热式反映器)反映前后的物料在床层中自己举行换热称作自热式反映器。四、流化床反映器流化床反映器是一种使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,并举行气固相反映历程或液固相反映历程的反映器。在用于气固系统时,又称沸腾床反映器。流化床反映器在现代工业中的早期应用为20世纪20年月泛起的粉煤气化的温克勒炉(见煤气化炉);但现代流化反映技术的开拓,是以40年月石油催化裂化为代表的。

现在,流化床反映器已在化工、石油、冶金、核工业等部门获得广泛应用。▷ 流化床反映器的床型与牢固床反映器相比,流化床反映器的优点是:1、可以实现固体物料的一连输入和输出;2、流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能,床层内部温度匀称,而且易于控制,特别适用于强放热反映;3、便于举行催化剂的一连再生和循环操作,适于催化剂失活速率高的历程的举行,石油馏分催化流化床裂化的迅速生长就是这一方面的典型例子。五、移动床反映器由固体颗粒到场的反映器,与牢固床反映器相似,差别之处固体颗粒自反映器顶部一连加入,自上而下移动,由底部卸出。

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适用于催化剂需一连举行再生的催化反映历程和固相加工反映。鲁奇炉钢铁工业和都会煤气工业生长之初,移动床反映器就曾被用于煤的气化。1934年研制乐成的移动床加压气化器(鲁奇炉),至今仍是规模最大的煤气化妆置,其单台日生产能力已到达1Mm以上。

石油催化裂化生长初期,曾接纳移动床反映器,但现已被流化床反映器和提升管反映器所取代。现在,应用移动床反映器的重要化工生产历程有一连重整、二甲苯异构化等催化反映历程和一连法离子交流水处置惩罚历程。

三塔式移动床工艺流程图移动床反映工艺流程与牢固床反映器及流化床反映器相比,移动床反映器的主要优点是固体和流体的停留时间可以在较大规模内改变,返混较小(与牢固床反映器相近),对固体物料性状以中等速度(以小时计)变化的反映历程也能适用。与此相比,牢固床反映器和流化床反映器划分仅适用于固体物料性状变化很慢(以月计)和很快(以分、秒计)的反映历程。移动床反映器的缺点是控制固体颗粒的匀称下移比力难题。

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工业生产中有时接纳模拟移动床以制止上述缺点(见牢固床传质设备)。六、涓流床反映器又称滴流床反映器,是气体和液体并流通过颗粒状固体催化剂床层,以举行气液固相反映历程的一种反映器。涓流床反映器中催化剂以牢固床的形式存在,故这种反映器也可视为牢固床反映器的一种。

为了有利于气体在液体中的溶解,涓流床反映器常在加压下操作。石油炼制中的加氢裂化和加氢脱硫,是应用大型涓流床反映器的工业历程。

涓流床反映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。涓流床反映器内的流体流动状况,与填充塔略有差别,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。涓流床反映器通常接纳多段绝热式,在段间换热或增补物料以调治温度;每段顶部设置漫衍器使液流均布,以保证催化剂颗粒的充实润湿。

与气液固相反映历程常用的浆态反映器相比,涓流床反映器的主要优点是:1、返混小,便于到达较高的转化率;2、液固比低,液相副反映少;3、制止了催比剂细粉的接纳问题。缺点是:温度控制比力难题;催化剂颗粒内外貌往往未能充实使用;反映历程中催化剂不能一连排挤再生。

七、塔式反映器塔式反映器主要分为以下几种:1、鼓泡塔反映器塔内充满液体,气体从反映器底部通入,疏散成气泡沿着液体上升,既与液相接触举行反映同时搅动液体以增加传质速率。这类反映器适用于液体相也到场反映的中速、慢速反映和放热量大的反映。优点:鼓泡塔反映器结构简朴、造价低、易控制、易维修、防腐问题易解决,用于高压时也无难题。

缺点:鼓泡塔内液体返混严重,气泡易发生聚并,故效率较低。2、填料塔反映器填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。液体从塔顶经液体漫衍器喷淋到填料上,并沿填料外貌流下。气体从塔底送入,经气体漫衍装置(小直径塔一般不设气体漫衍装置)漫衍后,与液体呈逆流一连通过填料层的清闲,在填料外貌上,气液两相密切接触举行传质。

填料塔属于一连接触式气液传质设备,两相组成沿塔高一连变化,在正常操作状态下,气相为一连相,液相为疏散相。3、板式塔反映器液体横向流过塔板经溢流堰溢流进入降液管,液体在降液管内释放夹带的气体,从降液管底隙流至下一层塔板。塔板下方的气体穿过塔板上气相通道,如筛孔、浮阀等,进入塔板上的液层鼓泡,气、液接触举行传质。

气相脱离液层而奔向上一层塔板,举行多级的接触传质。4、喷淋塔反映器喷淋塔反映器结构较为简朴,液体以细小液滴的形式疏散于气体中,气体为一连相,液体为疏散相。喷淋塔是气膜控制的反映系统,适于瞬间、界面和快速反映历程。

塔内中空,特别适用于有污泥、沉淀和生成固体产物的体系。八、几种组合反映器1、旋流反映器旋流反映器是一种新型高效化工反映设备,由传统的旋风收尘器与水力旋流器革新而成,当外加一些辅助设备时可用于高温下的两相或三相反映。事情时流体从切线偏向进入反映器,在离心力、摩擦力和重力等配合作用下,各组分均沿反映器内壁旋转向下运动,其间各流体组分充实接触并发生反映。最后,密度大的组分从反映器下部排挤,密度小的组分则沿反映器的轴向部位逆流而上,从上端排挤。

现在在光化学、生物工程和工业领域中的水泥窑外剖析、碎屑燃料旋流燃烧、旋涡炉以及沸腾焙烧等均有应用。但由于旋流反映器通报特性的研究涉及化学、流体力学、传热传质等多门学科,难度较大,所以其事情机理研究希望较慢。

2、环流反映器环流反映器综合了鼓泡塔和机械搅拌釜的优良性能,具有反映速度快、结构简朴、无机械传动部件以及易于工程放大等优点,是一类高效的气液接触反映设备。环流反映器包罗上升管、下降管、气液分散器和底部毗连段4部门。3、多相组合膜生物反映器多相组合膜生物反映器是一种将膜分散技术与传统污水生物处置惩罚工艺有机联合的新型水处置惩罚与回用设备。精致化工生产历程中排挤的有机物质大多有毒且难以降解,严重危害情况,因此化工废液的处置惩罚日益获得广泛关注。

多相组合膜生物反映器技术通过膜组件的高效分散作用,极大提高了分散效率,同时膜的隔离过滤作用为之后的生物反映提供了质量分数较高的原料,如在固液分散中,膜生物反映器中活性污泥的质量浓度可到达(20000~30000)mg/L,由于具有如此高的生物量,因此膜反映器对有机物的降解能力很是显著,在海内外再生水处置惩罚工程中获得了推广应用。


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