反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過程的設(shè)備,廣泛應(yīng)用于化工、煉油、冶金、輕工等工業(yè)部門。化學(xué)反應(yīng)工程以工業(yè)反應(yīng)器中進(jìn)行的反應(yīng)過程為研究對象,運(yùn)用數(shù)學(xué)模型方法建立反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型,研究反應(yīng)器傳遞過程對化學(xué)反應(yīng)的影響以及反應(yīng)器動態(tài)特性和反應(yīng)器參數(shù)敏感性,以實(shí)現(xiàn)工業(yè)反應(yīng)器的可靠設(shè)計和操作控制。
反應(yīng)器按操作方式可分為:
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。