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(chēng)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(shí)間較長(cháng)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)量也不易穩定。但有些反應過(guò)程，如一些發(fā)酵反應和聚合反應，實(shí)現連續生產(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。連續操作反應器系連續加入原料，連續排出反應產(chǎn)物。當操作達到定態(tài)時(shí)，反應器內任何位置上物料的組成、溫度等狀態(tài)參數不隨時(shí)間而變化。半連續操作反應器也稱(chēng)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(diǎn)是設備簡(jiǎn)單，同一設備可用于生產(chǎn)多種產(chǎn)品，尤其適合于醫藥、染料等工業(yè)部門(mén)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，對大多數反應有利。缺點(diǎn)是需要裝卸料、清洗等輔助工序，產(chǎn)品質(zhì)量不易穩定。
②連續釜式反應器，或稱(chēng)連續釜。
可避免間歇釜的缺點(diǎn)，但攪拌作用會(huì )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(shí)間較長(cháng)的場(chǎng)合，釜內物料流型可視作全混流，反應釜相應地稱(chēng)作全混釜。在要求轉化率高或有串聯(lián)副反應的場(chǎng)合，釜式反應器中的返混現象是不利因素。此時(shí)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。
大規模生產(chǎn)應盡可能采用連續反應器。連續反應器的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品質(zhì)量穩定，易于操作控制。其缺點(diǎn)是連續反應器中都存在程度不同的返混，這對大多數反應皆為不利因素，應通過(guò)反應器合理選型和結構設計加以抑制。
③半連續釜式反應器。
指一種原料一次加入，另一種原料連續加入的反應器，其特性介于間歇釜和連續釜之間。
2.反應器的開(kāi)發(fā)和設計內容有哪些
(1) 反應器的選型設計：根據反應過(guò)程的化學(xué)基礎和生產(chǎn)工藝的基本要求，進(jìn)行的選型設計。
（2） 反應器的結構設計：根據化學(xué)反應與有關(guān)流體力學(xué)、熱量、質(zhì)量傳遞過(guò)程綜合的宏觀(guān)反應動(dòng)力學(xué)，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(dòng)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(guān)制約因素。
（4） 在機械設計可行的前提下，進(jìn)行改變尺寸和操作溫度、流體流動(dòng)條件對反應器的穩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計。 （5） 反應器投產(chǎn)后，綜合生產(chǎn)實(shí)踐反饋來(lái)的效果，改進(jìn)今后同一類(lèi)型化學(xué)反應器的設計。
（6） 開(kāi)發(fā)新型反應器，如由固定床改為三相懸浮床，往往會(huì )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(jīng)過(guò)一定規模的工業(yè)試驗，才能投入大規模生產(chǎn)。
3.反應器的分類(lèi)方法有哪幾種
①、按信息的形式和處理方式可分類(lèi)：1、電子數字計算機：所有信息以二進(jìn)制數表示。
2、電子模擬計算機：內部形式為連續變化的模擬電壓，基本運算部件為運算放大器。3、混合式電子計算機：既有數字量又能表示模擬量，設計比較困難。
②、按用途可分類(lèi)為：1、通用機：適用于各種應用場(chǎng)合，功能齊全、通用性好的計算機。2、專(zhuān)用機：為解決某種特定問(wèn)題專(zhuān)門(mén)設計的計算機，如工業(yè)控制機、銀行專(zhuān)用機、超級市場(chǎng)收銀機（POS）等。
③、按計算機系統的規模分類(lèi)為：所謂計算機系統規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(mǎn)足哪幾個(gè)條件
反應器的結構設計應滿(mǎn)足下面幾個(gè)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(shí)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(jìn)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，要求設計結構合理，分配均勻的分配盤(pán)、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(cháng)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(diǎn)。
5.SCR系統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(shí)煙氣中所含有的全部飛灰和SO2均通過(guò)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(huì )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(shí)，會(huì )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(huì )將催化劑燒結，或使之再結晶而失效，如煙氣溫度降低，NH3會(huì )和SO3反應生成酸性硫l酸銨，從而會(huì )堵塞催化劑和污染空氣預熱器。
6.化學(xué)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(dòng)力學(xué)或速率方程、物料衡算式、能量衡算式和動(dòng)量衡算式。
其中，反應動(dòng)力學(xué)方程是反應器設計的主要基礎。 （1） 反應動(dòng)力學(xué)方程：包含了質(zhì)量和熱量傳遞過(guò)程與化學(xué)反應過(guò)程綜合的宏觀(guān)反應過(guò)程動(dòng)力學(xué)。
（2） 物料衡算：以質(zhì)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。
大多數反應器常常可將位能、動(dòng)能及功能略去，實(shí)質(zhì)上只是熱量衡算式。 （4） 動(dòng)量衡算：一般情況下，動(dòng)量衡算式可以忽略。
除非反應物系通過(guò)反應器的壓力降與操作壓力之比相當大。
