27种反应器的结构及原理，你想了解的都在这里

27种反应器的结构及原理，你想了解的都在这⾥

反应器的类型很多，如果按反应器的⼯作原理来分,可以概括为以下⼏种类型：

⼀、管式反应器

在化⼯⽣产中，连续操作的长昵称简短 径⽐较⼤的管式反应器可以近似看成是理想置换流动反应器（平推流反应器，Plug flow

reactor，简称PFR）。它既适⽤于液相反应，⼜适⽤于⽓相反应。

由于PFR能承受较⾼的压⼒，⽤于加压反应尤为合适。具有容积⼩、⽐表⾯⼤、返混少、反应参数连续变化、易于控制

的优点，但对于慢速反应，则有需要管⼦长，压降⼤的不⾜。

▷ 管式反应器类型

1、⽔平管式反应器

由⽆缝钢管与U形管连接⽽成。这种结构易于加⼯制造和检修。⾼压反应管道的连接采⽤标准槽对焊钢法兰，可承受

1600-10000kPa压⼒。如⽤透镜⾯钢法兰，承受压⼒可达10000-20000kPa。

2、⽴管式反应器

⽴管式反应器被应⽤于液相氨化反应、液相加氢反应、液相氧化反应等⼯艺中。

3、盘管式反应器

将管式反应器做成盘管的形式，设备紧凑，节省空间。但检修和清刷管道⽐较困难。

4、U形管式反应器

U形管式反应器的管内设有多孔挡板或搅拌装置，以强化传热与传质过程。U形管的直径⼤，物料停留时间增长，可应

⽤于反应速率较慢的反应。

5、多管并联管式反应器

多管并联结构的管式反应器⼀般⽤于⽓固相反应，例如⽓相氯化氢和⼄炔在多管并联装有固相催化剂的反应器中反应制

氯⼄烯，⽓相氮和氢混合物在多管并联装有固相铁催化剂的反应器中合成氨。

6、活塞流反应器

性能特点：

① 反应器的长径⽐较⼤。

② 假设不同时刻进⼊反应器的物料之间不发⽣逆向混合（返混）。

③ 反应物沿管长⽅向流动，反应时间是管长的函数，其浓度随流动⽅向从⼀个截⾯到另⼀个截⾯⽽变化。

⼆、釜式反应器

釜式反应器也称槽式、锅式反应器，它是各类反应器中结构较为简单且应⽤较⼴的⼀种反应器。它可⽤来进⾏均相反

应，也可⽤于以液相为主的⾮均相反应。如⾮均相液相、液固相、⽓液相、⽓液固相等等。

釜式反应器的结构,主要由壳体、搅拌装置、轴封和换热装置四⼤部分组成。

▷ 换热装置：

▷ 搅拌装置：

1、间歇釜

间歇釜式反应器,或称间歇釜。操作灵活，易于适应不同操作条件和产品品种，适⽤于⼩批量、多品种、反应时间较长的

产品⽣产。间歇釜的缺点是：需有装料和卸料等辅助操作，产品质量也不易稳定。但有些反应过程，如⼀些发酵反应和

聚合反应，实现连续⽣产尚有困难，⾄今还采⽤间歇釜。

2、连续釜

连续釜式反应器,或称连续釜

3、釜式搅拌反应器

釜式搅拌反应器有⽴式容器中⼼搅拌、偏⼼搅拌、倾斜搅拌，卧式容器搅拌等类型。其中以⽴式容器中⼼搅拌反应器是

最典型的⼀种。

性能特点：

釜式反应器具有适⽤的温度和压⼒范围宽、适应性强、操作弹性⼤、连续操作时温度浓度容易控制、产品质量均⼀等特

点。但⽤在较⾼转化率⼯艺要求时，需要较⼤容积。通常在操作条件⽐较缓和的情况下操作，如常压、温度较低且低于

物料沸点时，应⽤此类反应器最为普遍。

4、多级串联反应釜

三、固定床反应器

⼜称填充床反应器，装填有固体催化剂或固体反应物⽤以实现多相反应过程的⼀种反应器。固体物通常呈颗粒状，粒径

2～15mm左右，堆积成⼀定⾼度（或厚度）的床层。床层静⽌不动，流体通过床层进⾏反应。它与流化床反应器及移

动床1年级数学 反应器的区别在于固体颗粒处于静⽌状态。

固定床反应器主要⽤于实现⽓固相催化反应，如氨合成塔、⼆氧化硫接触氧化器、烃类蒸汽转化炉等。⽤于⽓固相或液

固相⾮催化反应时，床层则填装固体反应物。涓流床反应器也可归属于固定床反应器，⽓、液相并流向下通过床层，呈

固相⾮催化反应时，床层则填装固体反应物。涓流床反应器也可归属于固定床反应器工时制度有哪几种 ，⽓、液相并流向下通过床层，呈

⽓液固相接触。

1、轴向绝热式固定床反应器

流体沿轴向⾃上⽽下流经床层，床层同外界⽆热交换。

2、绝热式固定床反应器

下图是绝热式固定床反应器的⽰意图。它的结构简单，催化剂均匀堆置于床内，床内没有换热装置，预热到⼀定温度的

反应物料流过床层进⾏反应就可以了。

▷ 径向绝热式固定床反应器

流体沿径向流过床层，可采⽤离⼼流动或向⼼流动，床层同外界⽆热交换。径向反应器与轴向反应器相⽐，流体流动的

距离较短,流道截⾯积较⼤,流体的压⼒降较⼩。但径向反应器的结构较轴向反应器复杂。以上两种形式都属绝热反应器,

适⽤于反应热效应不⼤,或反应系统能承受绝热条件下由反应热效应引起的温度变化的场合。

▷ 列管式固定床反应器

由多根反应管并联构水煮肉片的做法 成。管内或管间置催化剂，载热体流经管间或管内进⾏加热或冷却，管径通常在25～50mm之间，

管数可多达上万根。列管式固定床反应器适⽤于反应热效应较⼤的反应。此外，尚有由上述基本形式串联组合⽽成的反

应器，称为多级固定床反应器。例如：当反应热效应⼤或需分段控制温度时，可将多个绝热反应器串联成多级绝热式固

定床反应器,反应器之间设换热器或补充物料以调节温度，以便在接近于最佳温度条件下操作。

▷ 对外换热式固定床反应器

对外换热式反应器以列管式为多。通常是在管内放催化剂，管间⾛热载体(在⽤⾼压⽔或⽤⾼压蒸汽作热载体时，则把

催化剂放在管间，⽽使管内⾛⾼压流体)。

▷ 多段绝热式固定床反应器

3、⾃⾝换热式反应器（ ⾃热青春朗诵 式反应器）

反应前后的物料在床层中⾃⼰进⾏换热称作⾃热式反应器。

四、流化床反应器

流化床反应器是⼀种利⽤⽓体或液体通过颗粒状固体层⽽使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进⾏⽓固相反应过程或液固

相反应过程的反应器。在⽤于⽓固系统时，⼜称沸腾床反应器。

流化床反应器在现代⼯业中的早期应⽤为20世纪20年代出现的粉煤⽓化的温克勒炉（见煤⽓化炉）；但现代流化反应技

术的开拓，是以40年代⽯油催化裂化为代表的。⽬前，流化床反应器已在化⼯、⽯油、冶⾦、核⼯业等部门得到⼴泛应

⽤。

⽤。

▷ 流化床反应器的床型

与固定床反应器相⽐，流化床反应器的优点是：

1、可以实现固体物料的连续输⼊和输出；

2、流体和颗粒的运动使床层具有良好莎朗温亚德 的传热性能，床层内部温度均匀，⽽且易于控制，特别适⽤于强放热反应；

3、便于进⾏催化剂的连续再⽣和循环操作，适于催化剂失活速率⾼的过程的进⾏，⽯油馏分催化流化床裂化的迅速发

展就是这⼀⽅⾯的典型例⼦。

五、移动床反应器

由固体颗粒参与的反应器，与固定床反应器相似，不同之处固体颗粒⾃反应器顶部连续加⼊，⾃上⽽下移动，由底部卸

出。适⽤于催化剂需连续进⾏再⽣的催化反应过程和固相加⼯反应。

鲁奇炉

钢铁⼯业和城市煤⽓⼯业发展之初，移动床反应器就曾被⽤于煤的⽓化。1934年研制成功的移动床加压⽓化器（鲁奇

炉），⾄今仍是规模最⼤的煤⽓化装置，其单台⽇⽣产能⼒已达到1Mm以上。

⽯油催化裂化发展初期，曾采⽤移动床反应器，但现已被流化床反应器和提升管反应器所取代。⽬前，应⽤移动床反应

器的重要化⼯⽣产过程有连续重整、⼆甲苯异构化等催化反应过程和连续法离⼦交换⽔处理过程。

三塔式移动床⼯艺流程图

移动床反应⼯艺流程

与固定床反应器及流化床反应器相⽐，移动床反应器的主要优点是固体和流体的停留时间可以在较⼤范围内改变，返混

较⼩（与固定床反应器相近），对固体物料性状以中等速度（以⼩时计）变化的反应过程也能适⽤。

与此相⽐，固定床反应器和流化床反应器分别仅适⽤于固体物料性状变化很慢（以⽉计）和很快（以分、秒计）的反应

过程。移动床反应器的缺点是控制固体颗粒的均匀下移⽐较困难。⼯业⽣产中有时采⽤模拟移动床以避免上述缺点（见

固定床传质设备）。

六、涓流床反应器

⼜称滴流床反应器，是⽓体和液体并流通过颗粒状固体催化剂床层，以进⾏⽓液固相反应过程的⼀种反应器。涓流床反

应器中催化剂以固定床的形式存在，故这种反应器也可视为固定床反应器的⼀种。为了有利于⽓体在液体中的溶解，涓

流床反应器常在加压下操作。⽯油炼制中的加氢裂化和加氢脱硫，是应⽤⼤型涓流床反应器的⼯业过程。

涓流床反应器在化⼯⽣产中也有应⽤，但规模较⼩，例如⽤于以三氧化钨为催化剂，由丙烯⽔合制取异丙醇等。涓流床

反应器内的流体流动状况，与填充塔略有不同，⽓液两相并流向下，不会发⽣液泛；催化剂微孔内贮存⼀定量近于静⽌

的液体。涓流床反应器通常采⽤多段绝热式,在段间换热或补充物料以调节温度;每段顶部设置分布器使液流均布，以保

证催化剂颗粒的充分润湿。

证催化剂颗粒的充分润湿。

与⽓液固相反应过程常⽤的浆态刻不容缓造句 反应器相⽐，涓流床反应器的主要优点是：

1、返混⼩，便于达到较⾼的转化率；

2、液固⽐低，液相副反应少；

3、避免了催⽐剂细粉的回收问题。缺点是：温度控制⽐较困难；催化剂繁体字微信名 颗粒内表⾯往往未能充分利⽤；反应过程中催

化剂不能连续排出再⽣。

七、塔式反应器

塔式反应器主要分为以下⼏种：

1、⿎泡塔反应器

塔内充满液体，⽓体从反应器底部通⼊，分散成⽓泡沿着液体上升，既与液相接触进⾏反应同时搅动液体以增加传质速

率。这类反应器适⽤于液体相也参与反应的中速、慢速反应和放热量⼤的反应。

优点：⿎泡塔反应器结构简单、造价低、易控制、易维修、防腐问题易解决，⽤于⾼压时也⽆困难。

缺点：⿎泡塔内液体返混严重，⽓泡易产⽣聚并，故效率较低。

2、填料塔反应器

填料塔是以塔内的填料作为⽓液两相间接触构件的传质设备。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表⾯流

下。⽓体从塔底送⼊，经⽓体分布装置（⼩直径塔⼀般不设⽓体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空

隙，在填料表⾯上，⽓液两相密切接触进⾏传质。填料塔属于连续接触式⽓液传质设备，两相组成沿塔⾼连续变化，在

正常操作状态下，⽓相为连续相，液相为分散相。

3、板式塔反应器

液体横向流过塔板经溢流堰溢流进⼊降液管，液体在降液管内释放夹带的⽓体，从降液管底隙流⾄下⼀层塔板。塔板下

⽅的⽓体穿过塔板上⽓相通道，如筛孔、浮阀等，进⼊塔板上的液层⿎泡，⽓、液接触进⾏传质。⽓相离开液层⽽奔向

上⼀层塔板，进⾏多级的接触传质。

4、喷淋塔反应器

喷淋塔反应器结构较为简单，液体以细⼩液滴的形式分散于⽓体中，⽓体为连续相，液体为分散相。

喷淋塔是⽓膜控制的反应系统，适于瞬间、界⾯和快速反应过程。塔内中空，特别适⽤于有污泥、沉淀和⽣成固体产物

的体系。

⼋、⼏种组合反应器

1、旋流反应器

旋流反应器是⼀种新型⾼效化⼯反应设备,由传统的旋风收尘器与⽔⼒旋流器改进⽽成,当外加⼀些辅助设备时可⽤于⾼

温下的两相或三相反应。⼯作时流体从切线⽅向进⼊反应器,在离⼼⼒、摩擦⼒和重⼒等共同作⽤下,各组分均沿反应器

内壁旋转向下运动,其间各流体组分充分接触并发⽣反应。最后,密度⼤的组分从反应器下部排出,密度⼩的组分则沿反应

器的轴向部位逆流⽽上,从上端排出。

⽬前在光化学、⽣物⼯程和⼯业领域中的⽔泥窑外分解、碎屑燃料旋流燃烧、旋涡炉以及沸腾焙烧等均有应⽤。但由于

旋流反应器传递特性的研究涉及化学、流体⼒学、传热传质等多门学科,难度较⼤,所以其⼯作机理研究进展较慢。

2、环流反应器

环流反应器综合了⿎泡塔和机械搅拌釜的优良性能,具有反应速度快、结构简单、⽆机械传动部件以及易于⼯程放⼤等优

点,是⼀类⾼效的⽓液接触反应设备。环流反应器包括上升管、下降管、⽓液分离器和底部连接段4部分。

3、多相组合膜⽣物反应器

多相组合膜⽣物反应器是⼀种将膜分离技术与传统污⽔⽣物处理⼯艺有机结合的新型⽔处理与回⽤设备。精细化⼯⽣产

过程中排出的有机物质⼤多有毒且难以降解，严重危害环境，因此化⼯废液的处理⽇益得到⼴泛关注。

多相组合膜⽣物反应器技术通过膜组件的⾼效分离作⽤，极⼤提⾼了分离效率，同时膜的隔离过滤作⽤为之后的⽣物反

应提供了质量分数较⾼的原料，如在固液分离中,膜⽣物反应器中活性污泥的质量浓度皇帝老子 可达到(20000～30000)mg/L，由

于具有如此⾼的⽣物量，因此膜反应器对有机物的降解能⼒⾮常显著，在国内外再⽣⽔处理⼯程中得到了推⼴应⽤。