化工反應(yīng)器的類型

反應(yīng)器的類型：化學(xué)反應(yīng)器是一種工藝設(shè)備，其中加入化學(xué)品以使它們彼此發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而制造所需的產(chǎn)品?；瘜W(xué)反應(yīng)器的設(shè)計方式是為了增加給定反應(yīng)的凈現(xiàn)值，并通過確保以高效率輸出所需產(chǎn)品來實現(xiàn)。

反應(yīng)器類型

間歇式反應(yīng)器

連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器 (C.S.T.R)

平推流反應(yīng)器 (P.F.R)

半間歇式反應(yīng)器

1. 間歇式反應(yīng)器

間歇式反應(yīng)器是在其中發(fā)生反應(yīng)的密閉容器，是一種非連續(xù)類型的反應(yīng)器。最初將反應(yīng)物一次性全部送入反應(yīng)器。該容器包含攪拌器。攪拌器的目的是充分混合反應(yīng)物，使它們的接觸使它們有效地反應(yīng)并產(chǎn)生產(chǎn)物。

為了處理放熱反應(yīng)，間歇式反應(yīng)器通常配備有冷卻盤管。為了進行吸熱反應(yīng)，間歇式反應(yīng)器具有加熱反應(yīng)混合物的裝置。

間歇式反應(yīng)器是一種非穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)反應(yīng)器。這意味著反應(yīng)器內(nèi)的轉(zhuǎn)化程度取決于時間。由于攪拌器，間歇式反應(yīng)器本質(zhì)上是高度均勻的。這意味著轉(zhuǎn)化程度不取決于反應(yīng)器內(nèi)的位置。在給定時間，反應(yīng)器體積的任何位置處的反應(yīng)程度將彼此相等。

優(yōu)勢

操作間歇式反應(yīng)器的優(yōu)點是其多功能性。同一間歇反應(yīng)器可用于對不同種類的反應(yīng)物進行化學(xué)反應(yīng)。間歇式反應(yīng)器特別適用于反應(yīng)產(chǎn)生大量產(chǎn)物的情況。間歇式反應(yīng)器經(jīng)常在實驗室中用于研究液相反應(yīng)系統(tǒng)的動力學(xué)。

缺點

間歇式反應(yīng)器的缺點是需要大量的勞動力不斷地加入反應(yīng)物、排出產(chǎn)物，然后清潔反應(yīng)器以進行下一批反應(yīng)。

2. 連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器（C.S.T.R）

連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器 (C.S.T.R) 通常也稱為混流反應(yīng)器 (M.F.R)。在該反應(yīng)器中，反應(yīng)也在密閉罐中進行。罐內(nèi)還設(shè)有攪拌器，以充分混合反應(yīng)物。它與間歇式反應(yīng)器的不同之處在于它的名稱本身表明它是連續(xù)式設(shè)備。

反應(yīng)物以一定的質(zhì)量流量進入反應(yīng)器，在容器內(nèi)反應(yīng)一段時間（由反應(yīng)器的空間時間決定），然后形成產(chǎn)物。產(chǎn)物以相同的質(zhì)量流量流出反應(yīng)器。一個空間時間是處理一反應(yīng)器體積所需的時間。

C.S.T.R 是穩(wěn)態(tài)設(shè)備。這意味著轉(zhuǎn)換的程度不依賴于時間。攪拌器使整個反應(yīng)器的濃度均勻。這意味著轉(zhuǎn)換的程度也不取決于位置。轉(zhuǎn)化程度取決于反應(yīng)器的體積。

優(yōu)勢

在工業(yè)中使用 C.S.T.R 的優(yōu)點是它可以生產(chǎn)大量產(chǎn)品，并且是連續(xù)穩(wěn)態(tài)反應(yīng)器，反應(yīng)器可以連續(xù)運行幾個小時。

缺點

缺點是 C.S.T.R 不能用于動力學(xué)非常慢的反應(yīng)，因為它需要非常大體積的反應(yīng)器。反應(yīng)堆的制造和運行成本可能使其不可行。在這種情況下使用間歇式反應(yīng)器。

3.平推流反應(yīng)器(P.F.R)

活塞流反應(yīng)器（P.F.R）有時也稱為連續(xù)管式反應(yīng)器（C.T.R）。在理想化模型中，反應(yīng)混合物的分布可以被認為是由許多塞子組成，并且每個塞子具有均勻的濃度。

理想化的 P.F.R 模型假設(shè)不存在軸向混合。這意味著反應(yīng)器內(nèi)部沒有返混。

優(yōu)勢

P.F.R相對于C.S.T.R的優(yōu)勢在于，對于相同的空間時間和相同的轉(zhuǎn)化水平，P.F.R的體積相對小于C.S.T.R，這意味著對于相同的反應(yīng)器體積和轉(zhuǎn)化水平，反應(yīng)器需要更小的空間P.F.R 中的值高于 C.S.T.R 中的值。P.F.R 通常用于研究氣相催化反應(yīng)的動力學(xué)。

缺點

缺點是如果我們在 P.F.R 中進行放熱反應(yīng)，則溫度梯度很難控制。P.F.R 的運營和維護成本也高于 C.S.T.R。

4. 半間歇式反應(yīng)器

半間歇反應(yīng)器是半流動反應(yīng)器。它是間歇式反應(yīng)器的改進型。它也是一個密閉容器，其中裝有攪拌器，用于充分混合反應(yīng)物。不同之處在于，一種反應(yīng)物最初裝入反應(yīng)器中，而另一種反應(yīng)物隨著時間的推移連續(xù)裝入反應(yīng)器中。

優(yōu)勢

使用半間歇式反應(yīng)器的優(yōu)點是，如果我們進行多個反應(yīng)，那么我們可以更好地控制產(chǎn)物的產(chǎn)率或選擇性。當(dāng)我們進行放熱反應(yīng)時，該反應(yīng)器非常有用，因為可以改變其他反應(yīng)物的連續(xù)流量以更好地控制放熱反應(yīng)。

缺點

如果我們想要擴大半間歇工藝的規(guī)模，那么與連續(xù)工藝反應(yīng)器（C.S.T.R 和 P.F.R）相比，缺點是每單位的資本成本相對增加很多。需要更多的人力來填充和排出反應(yīng)器的內(nèi)容物、清潔葉片、清潔反應(yīng)器等。