反應器設(shè)計方法(反應器的操作方式)
1.反應器的操作方式有哪些
①間歇釜式反應器，或稱間歇釜。
操作靈活，易于適應不同操作條件和產(chǎn)品品種，適用于小批量、多品種、反應時間較長的產(chǎn)品生產(chǎn)。間歇釜的缺點是：需有裝料和卸料等輔助操作，產(chǎn)品質(zhì)量也不易穩(wěn)定。但有些反應過程，如一些發(fā)酵反應和聚合反應，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)尚有困難，至今還采用間歇釜。
間歇操作反應器系將原料按一定配比一次加入反應器，待反應達到一定要求后，一次卸出物料。連續(xù)操作反應器系連續(xù)加入原料，連續(xù)排出反應產(chǎn)物。當操作達到定態(tài)時，反應器內(nèi)任何位置上物料的組成、溫度等狀態(tài)參數(shù)不隨時間而變化。半連續(xù)操作反應器也稱為半間歇操作反應器，介于上述兩者之間，通常是將一種反應物一次加入，然后連續(xù)加入另一種反應物。反應達到一定要求后，停止操作并卸出物料。
間歇反應器的優(yōu)點是設(shè)備簡單，同一設(shè)備可用于生產(chǎn)多種產(chǎn)品，尤其適合于醫(yī)藥、染料等工業(yè)部門小批量、多品種的生產(chǎn)。另外，間歇反應器中不存在物料的返混，對大多數(shù)反應有利。缺點是需要裝卸料、清洗等輔助工序，產(chǎn)品質(zhì)量不易穩(wěn)定。
②連續(xù)釜式反應器，或稱連續(xù)釜。
可避免間歇釜的缺點，但攪拌作用會造成釜內(nèi)流體的返混。在攪拌劇烈、液體粘度較低或平均停留時間較長的場合，釜內(nèi)物料流型可視作全混流，反應釜相應地稱作全混釜。在要求轉(zhuǎn)化率高或有串聯(lián)副反應的場合，釜式反應器中的返混現(xiàn)象是不利因素。此時可采用多釜串聯(lián)反應器，以減小返混的不利影響，并可分釜控制反應條件。
大規(guī)模生產(chǎn)應盡可能采用連續(xù)反應器。連續(xù)反應器的優(yōu)點是產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，易于操作控制。其缺點是連續(xù)反應器中都存在程度不同的返混，這對大多數(shù)反應皆為不利因素，應通過反應器合理選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計加以抑制。
③半連續(xù)釜式反應器。
指一種原料一次加入，另一種原料連續(xù)加入的反應器，其特性介于間歇釜和連續(xù)釜之間。
2.反應器的開發(fā)和設(shè)計內(nèi)容有哪些
(1) 反應器的選型設(shè)計：根據(jù)反應過程的化學基礎(chǔ)和生產(chǎn)工藝的基本要求，進行的選型設(shè)計。
（2） 反應器的結(jié)構(gòu)設(shè)計：根據(jù)化學反應與有關(guān)流體力學、熱量、質(zhì)量傳遞過程綜合的宏觀反應動力學，計算的結(jié)構(gòu)尺寸，主要是影響催化床內(nèi)溫度分布和流體流動狀態(tài)的結(jié)構(gòu)尺寸。 （3） 反應器的機械設(shè)計：充分考慮機械設(shè)計、設(shè)備制造及運輸、安裝方面的要求和相關(guān)制約因素。
（4） 在機械設(shè)計可行的前提下，進行改變尺寸和操作溫度、流體流動條件對反應器的穩(wěn)定操作和適應一定幅度的催化劑失活和產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量和選擇率、收率等方面的工藝要求的工程分析，然后確定反應器的設(shè)計。 （5） 反應器投產(chǎn)后，綜合生產(chǎn)實踐反饋來的效果，改進今后同一類型化學反應器的設(shè)計。
（6） 開發(fā)新型反應器，如由固定床改為三相懸浮床，往往會提高反應效率，但在液相載體選擇、結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計等方面，需要經(jīng)過一定規(guī)模的工業(yè)試驗，才能投入大規(guī)模生產(chǎn)。
3.反應器的分類方法有哪幾種
①、按信息的形式和處理方式可分類：1、電子數(shù)字計算機：所有信息以二進制數(shù)表示。
2、電子模擬計算機：內(nèi)部形式為連續(xù)變化的模擬電壓，基本運算部件為運算放大器。3、混合式電子計算機：既有數(shù)字量又能表示模擬量，設(shè)計比較困難。
②、按用途可分類為：1、通用機：適用于各種應用場合，功能齊全、通用性好的計算機。2、專用機：為解決某種特定問題專門設(shè)計的計算機，如工業(yè)控制機、銀行專用機、超級市場收銀機（POS）等。
③、按計算機系統(tǒng)的規(guī)模分類為：所謂計算機系統(tǒng)規(guī)模主要指計算機的速度、容量和功能。一般可分巨型機、大型機、中小型機，微型機和工作站等。
4.反應器的結(jié)構(gòu)設(shè)計應滿足哪幾個條件
反應器的結(jié)構(gòu)設(shè)計應滿足下面幾個條件：
(1)由于反應器放出或吸收熱量，因此要求反應器能及時的提供或?qū)С龇磻?，盡可能使反應在一定的恒溫條件下進行。
(2)由于反應一般是在催化劑的作用下完成的。為了能使兩種介質(zhì)均勻混合，并且在催化劑床層上均勻分布，保證介質(zhì)與催化劑良好接觸，更好發(fā)揮催化劑作用，要求設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，分配均勻的分配盤、擴散器等。
(3)在反應均勻分布的情況下，必須考慮反應器有合理的壓力降，為此除了正確解決反 121 應器的長徑比以外，還應防止催化劑粉碎。
(4)要保證催化劑能順利的裝卸。
(5)為了測量催化劑床層的溫度，必須設(shè)計合理的熱電偶測點。
5.SCR系統(tǒng)反應器布置方式有哪些
按SCR反應器在鍋爐煙道中三種不同的安裝位置可分為三種布置方式，即熱段/高含塵布置、熱段/低含塵和冷段布置。
熱段/高含塵布置：反應器布置在空氣預熱器前溫度為360℃左右的位置，此時煙氣中所含有的全部飛灰和SO2均通過催化劑反應器，反應器的工作條件是在“不干凈”的高塵煙氣中。由于這種布置方案的煙氣溫度在300~400℃的范圍內(nèi)，適合于多數(shù)催化劑的反應溫度，因而它被廣泛采用。
但是由于催化劑是在“不干凈”的煙氣中工作，因此催化劑的壽命會受下列因素的影響：①煙氣所攜帶的飛灰中含有Na,Ca,Si,As等成分時，會使催化劑“中毒”或受污染，從而降低催化劑的效能。 ②飛灰對催化劑反應器的磨損。
③飛灰將催化劑通道堵塞。 ④如煙氣溫度升高，會將催化劑燒結(jié)，或使之再結(jié)晶而失效，如煙氣溫度降低，NH3會和SO3反應生成酸性硫l酸銨，從而會堵塞催化劑和污染空氣預熱器。
6.化學反應器設(shè)計的基本方程有哪些
反應器設(shè)計的基本方程包括反應動力學或速率方程、物料衡算式、能量衡算式和動量衡算式。
其中，反應動力學方程是反應器設(shè)計的主要基礎(chǔ)。 （1） 反應動力學方程：包含了質(zhì)量和熱量傳遞過程與化學反應過程綜合的宏觀反應過程動力學。
（2） 物料衡算：以質(zhì)量守恒定律為基礎(chǔ)，是計算反應器體積的基本方程。 （3） 能量衡算：以能量守恒定律為基礎(chǔ)。
大多數(shù)反應器常?？蓪⑽荒堋幽芗肮δ苈匀?，實質(zhì)上只是熱量衡算式。 （4） 動量衡算：一般情況下，動量衡算式可以忽略。
除非反應物系通過反應器的壓力降與操作壓力之比相當大。
