反應器設計方法(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品品種，適用于小批量、多品種、反應時間較長的產品生產。間歇釜的缺點是：需有裝料和卸料等輔助操作，產品質量也不易穩(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)排出反應產物。當操作達到定態(tài)時，反應器內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)點是設備簡單，同一設備可用于生產多種產品，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。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，產品質量不易穩(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)模生產應盡可能采用連續(xù)反應器。連續(xù)反應器的優(yōu)點是產品質量穩(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構設計加以抑制。
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)和設計內容有哪些
(1) 反應器的選型設計：根據(jù)反應過程的化學基礎和生產工藝的基本要求，進行的選型設計。
（2） 反應器的結構設計：根據(jù)化學反應與有關流體力學、熱量、質量傳遞過程綜合的宏觀反應動力學，計算的結構尺寸，主要是影響催化床內溫度分布和流體流動狀態(tài)的結構尺寸。 （3） 反應器的機械設計：充分考慮機械設計、設備制造及運輸、安裝方面的要求和相關制約因素。
（4） 在機械設計可行的前提下，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量、產品質量和選擇率、收率等方面的工藝要求的工程分析，然后確定反應器的設計。 （5） 反應器投產后，綜合生產實踐反饋來的效果，改進今后同一類型化學反應器的設計。
（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、結構尺寸設計等方面，需要經過一定規(guī)模的工業(yè)試驗，才能投入大規(guī)模生產。
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.反應器的結構設計應滿足哪幾個條件
反應器的結構設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導出反應器，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。為了能使兩種介質均勻混合，并且在催化劑床層上均勻分布，保證介質與催化劑良好接觸，更好發(fā)揮催化劑作用，要求設計結構合理，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，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，或使之再結晶而失效，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.化學反應器設計的基本方程有哪些
反應器設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計的主要基礎。 （1） 反應動力學方程：包含了質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：以質量守恒定律為基礎，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。
大多數(shù)反應器常?？蓪⑽荒堋幽芗肮δ苈匀?，實質上只是熱量衡算式。 （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。
