石化反應器

石化反應器是進行化學反應的關鍵設備，種類繁多。從結構型式來看可分為管式、塔式、釜式、固定床反應器和流化床反應器。

基本介紹

• 中文名：石化反應器
• 分類：管式、塔式、釜式、固定床反應器
• 特點：內部結構簡單
• 國家：中國

基本信息

石化反應器是進行化學反應的關鍵設備，而化學反應過程又是原料轉化為目的產品的主要過程。因為反應過程是一個極其複雜的過程，不僅要遵守化學熱力學和化學反應動力學的規律，還要受到能量傳遞和熱量傳遞過程的制約，特別指出的是各個過程之間相互影響，使得反應過程極其複雜，所以反應器與其他石化單元設備（如塔、冷換設備、泵、壓縮機等）不同。反應器的設計都要單獨進行，沒有系列可言，設備製造一定要完全滿足設計要求，才能保證生產的順利進行。

管式反應器

管式反應器長徑比極大，內部結構簡單，能承受較高的壓力。

管式反應器可以是單管，也可以是環管，一般沒有內件。適用於單一氣相或液相（即單相）的連續反應。比如液相本體法聚丙烯裝置採用的就是環管式反應器，而熱裂解爐管採用的是單管式反應器。

塔式反應器

塔式反應器高徑比很大，常用於氣-液反應和液-液反應。常用的有鼓泡式反應器（鼓泡塔），其中又可分為簡單鼓泡塔和氣升式鼓泡塔。

簡單鼓泡塔

鼓泡塔為盛液體的空心圓筒，底部裝有氣體分布器。氣體通過分布器上小孔均勻以鼓泡形式進入液相，液相間歇或連續加入反應器，液體和氣體可以並流或逆流（並流常見）。為了提高氣體的分散程度，減少液位縱向循環，在反應器中安置水平多孔隔板進行時，往往有熱效應，常採用夾套或其他外部散熱方式。

氣升式鼓泡塔

氣升式鼓泡塔塔內裝有一根或幾根氣升管，氣體從下部的氣體分布器進入氣升管。在氣升管中，氣液混合物密度比環形空間中的液體密度小得多，引起液體在環形空間和氣升管內做循環流的，故稱為氣升式鼓泡反應器。苯乙烯裝置中的烴化/烴化轉移反應器就是這種結構。

釜式反應器

釜式反應器的高徑比為1-2，在石化行業中，除用於液相均相、液相非均相或氣相反應外，主要用於聚合反應，即將小分子變為大分子，使反應物具有可塑、成纖、成膜、高彈等特性。很多釜內含有攪拌器和換熱裝置。大部分反應釜由釜體、攪拌器、減速器、密封裝置、換熱裝置和擋板組成。

釜體

釜體是一個壓力容器，其內壁有的要求鏡面，有的無此要求。

攪拌器

除聚合過程外，還有許多其他化工過程需要攪拌器。

按工藝過程攪拌器可分為混合、攪動、懸浮和分散四種。

按型式，攪拌器有推進器式、透平式、漿式、錨式、螺軸式、螺帶式以及有刮壁作用的攪拌器。前三種適用於高速攪拌低粘稠流體，後幾種適用於低速攪拌高粘稠流體。

傳熱裝置

聚合反應往往嚴格控制聚合溫度，要求反應物料純淨不被污染，加之粘度高易結垢，要求傳熱裝置傳熱效率要高，結構要簡單，避免有容易掛膠的粗糙表面和導致結垢的死角，並便於清洗。

擋板

在流體粘度較低，攪拌器轉數較高時，容易產生漩渦流況，漩渦是離心力作用於旋轉的液體而產生的。可以在釜內安裝擋板來消除渦流。通常安裝四塊擋板，擋板寬度可以為釜直徑的1/10至1/12。擋板亦可兼做傳熱裝置。

固定床反應器

這是進行氣-固相反應的一種反應器。氣體通過靜止的催化劑固體顆粒進行反應。

固定床反應器的經典結構有容器式、列管式、徑向流動式等。

優點

1、床層極薄，流體流速很低；

2、床層內的流體軸向流動可看成是理想置換流動，因而化學反應速度較快；

3、流體停留時間可嚴格控制，溫度分布可以適當調節，因而有利於提高化學反應的轉化率和選擇性；

4、催化劑不易磨損；

5、可在高溫下操作

反應器缺點

催化劑顆粒不能太大，不能使用細粒催化劑；催化劑導熱性較差，催化劑的再生、更換不方便。

流化床反應器

這也是一種氣-固相反應的一種反應器。氣體從反應器底部的氣體分布板、分布管進入，將反應器床層上固體催化劑顆粒流化如液體沸騰狀，在流化狀態中進行反應。

流化床反應器經典結構

流化床的下部稱為濃相段，或稱密相段，化學反應主要在此完成。在濃相段中裝有冷卻水管和導向擋板。濃相段之上為稀相段，稀相段也裝有冷卻水管，稀相段之上為擴大段。擴大段之內裝有旋風分離器，以分離並回收被反應氣體夾帶走的催化劑細粒。

反應器優點

1、床層溫度分布均勻，可避免局部過熱或局部反應不完全現象。

2、可利用循環顆粒作為傳熱介質，大大簡化了反應器結構。

3、流化床單位體積內氣固相之間接觸面積很大，提高了界面的傳熱、傳質速率。

4、催化劑內孔表面利用率高，加速氣固相間的反應。

5、反應過程及再生過程連續化。

6、流化床中換熱器所需面積較小。

7、設備生產強度大，適於大規模生產。

反應器缺點

1、反應的轉化率低，流化床一般達不到固化床的轉化率。

2、催化劑損失率高，防塵比較困難。

3、流化床的管子和容器磨損非常嚴重。

其它型式反應器

環流反應器

環流反應器藉助於攪拌推進器或噴射器的推動，使反應物沿著規定的路線循環流動，在流動中邊混合邊發生化學反應。這種反應器適用於處理高粘物料，其優點是：

1、流向確定，流動損失少，混合均勻；

2、結構簡單，無運動密封件；

3、氣液接觸良好，能耗低；

4、便於改善工藝條件。

熱管反應器

管反應器是用熱管作傳熱裝置的總稱。熱管具有高效能和低能耗的優點。