反應(yīng)器設(shè)計(jì)方法(反應(yīng)器的操作方式)
1.反應(yīng)器的操作方式有哪些
①間歇釜式反應(yīng)器，或稱間歇釜。
操作靈活，易于適應(yīng)不同操作條件和產(chǎn)品品種，適用于小批量、多品種、反應(yīng)時間較長的產(chǎn)品生產(chǎn)。間歇釜的缺點(diǎn)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(yīng)過程，如一些發(fā)酵反應(yīng)和聚合反應(yīng)，實(shí)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(yīng)器系將原料按一定配比一次加入反應(yīng)器，待反應(yīng)達(dá)到一定要求后，一次卸出物料。連續(xù)操作反應(yīng)器系連續(xù)加入原料，連續(xù)排出反應(yīng)產(chǎn)物。當(dāng)操作達(dá)到定態(tài)時，反應(yīng)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(yīng)器也稱為半間歇操作反應(yīng)器，介于上述兩者之間，通常是將一種反應(yīng)物一次加入，然后連續(xù)加入另一種反應(yīng)物。反應(yīng)達(dá)到一定要求后，停止操作并卸出物料。
間歇反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)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(yīng)器中不存在物料的返混，對大多數(shù)反應(yīng)有利。缺點(diǎn)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(yīng)器，或稱連續(xù)釜。
可避免間歇釜的缺點(diǎn)，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(yīng)釜相應(yīng)地稱作全混釜。在要求轉(zhuǎn)化率高或有串聯(lián)副反應(yīng)的場合，釜式反應(yīng)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(yīng)器，以減小返混的不利影響，并可分釜控制反應(yīng)條件。
大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)盡可能采用連續(xù)反應(yīng)器。連續(xù)反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，易于操作控制。其缺點(diǎn)是連續(xù)反應(yīng)器中都存在程度不同的返混，這對大多數(shù)反應(yīng)皆為不利因素，應(yīng)通過反應(yīng)器合理選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加以抑制。
③半連續(xù)釜式反應(yīng)器。
指一種原料一次加入，另一種原料連續(xù)加入的反應(yīng)器，其特性介于間歇釜和連續(xù)釜之間。
2.反應(yīng)器的開發(fā)和設(shè)計(jì)內(nèi)容有哪些
(1) 反應(yīng)器的選型設(shè)計(jì)：根據(jù)反應(yīng)過程的化學(xué)基礎(chǔ)和生產(chǎn)工藝的基本要求，進(jìn)行的選型設(shè)計(jì)。
（2） 反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)化學(xué)反應(yīng)與有關(guān)流體力學(xué)、熱量、質(zhì)量傳遞過程綜合的宏觀反應(yīng)動力學(xué)，計(jì)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(yīng)器的機(jī)械設(shè)計(jì)：充分考慮機(jī)械設(shè)計(jì)、設(shè)備制造及運(yùn)輸、安裝方面的要求和相關(guān)制約因素。
（4） 在機(jī)械設(shè)計(jì)可行的前提下，進(jìn)行改變尺寸和操作溫度、流體流動條件對反應(yīng)器的穩(wěn)定操作和適應(yīng)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(yīng)器的設(shè)計(jì)。 （5） 反應(yīng)器投產(chǎn)后，綜合生產(chǎn)實(shí)踐反饋來的效果，改進(jìn)今后同一類型化學(xué)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)。
（6） 開發(fā)新型反應(yīng)器，如由固定床改為三相懸浮床，往往會提高反應(yīng)效率，但在液相載體選擇、結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)等方面，需要經(jīng)過一定規(guī)模的工業(yè)試驗(yàn)，才能投入大規(guī)模生產(chǎn)。
3.反應(yīng)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(jì)算機(jī)：所有信息以二進(jìn)制數(shù)表示。
2、電子模擬計(jì)算機(jī)：內(nèi)部形式為連續(xù)變化的模擬電壓，基本運(yùn)算部件為運(yùn)算放大器。3、混合式電子計(jì)算機(jī)：既有數(shù)字量又能表示模擬量，設(shè)計(jì)比較困難。
②、按用途可分類為：1、通用機(jī)：適用于各種應(yīng)用場合，功能齊全、通用性好的計(jì)算機(jī)。2、專用機(jī)：為解決某種特定問題專門設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，如工業(yè)控制機(jī)、銀行專用機(jī)、超級市場收銀機(jī)（POS）等。
③、按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的規(guī)模分類為：所謂計(jì)算機(jī)系統(tǒng)規(guī)模主要指計(jì)算機(jī)的速度、容量和功能。一般可分巨型機(jī)、大型機(jī)、中小型機(jī)，微型機(jī)和工作站等。
4.反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足哪幾個條件
反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下面幾個條件：
(1)由于反應(yīng)器放出或吸收熱量，因此要求反應(yīng)器能及時的提供或?qū)С龇磻?yīng)器，盡可能使反應(yīng)在一定的恒溫條件下進(jìn)行。
(2)由于反應(yīng)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(jì)結(jié)構(gòu)合理，分配均勻的分配盤、擴(kuò)散器等。
(3)在反應(yīng)均勻分布的情況下，必須考慮反應(yīng)器有合理的壓力降，為此除了正確解決反 121 應(yīng)器的長徑比以外，還應(yīng)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(jì)合理的熱電偶測點(diǎn)。
5.SCR系統(tǒng)反應(yīng)器布置方式有哪些
按SCR反應(yīng)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(yīng)器布置在空氣預(yù)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(yīng)器，反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)生成酸性硫l酸銨，從而會堵塞催化劑和污染空氣預(yù)熱器。
6.化學(xué)反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本方程有哪些
反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本方程包括反應(yīng)動力學(xué)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(yīng)動力學(xué)方程是反應(yīng)器設(shè)計(jì)的主要基礎(chǔ)。 （1） 反應(yīng)動力學(xué)方程：包含了質(zhì)量和熱量傳遞過程與化學(xué)反應(yīng)過程綜合的宏觀反應(yīng)過程動力學(xué)。
（2） 物料衡算：以質(zhì)量守恒定律為基礎(chǔ)，是計(jì)算反應(yīng)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(yīng)器常常可將位能、動能及功能略去，實(shí)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(yīng)物系通過反應(yīng)器的壓力降與操作壓力之比相當(dāng)大。
