理想管式反应器简介

在化工连续生产的管式反应器中，沿着与物料流动方向相垂直的截面上总是呈现不均匀的速度分布。在流速较大的湍流流动时，虽然流速分布较为均匀，但在边界层中速度仍然因壁面的阻滞而减慢，造成了不均匀的速度分布，使径向和轴向都有一定程度的混合。这种速度分布的不均匀性和径向、轴向的混合给反应器的设计带来了很多困难。为此，人们设想了一种理想流动，即假设在反应器内具有严格均匀的速度分布，且轴向没有任何混合，这种流动状态称为活塞流、理想排挤流或平推流。这是一种并不存在的理想化流动，事作为一种典型的流动模型而被人们研究。实际反应器中流动状况，只能以不同程度接近与这种理想流动。管式反应器当管长远大于管径时，比较接近这种理想流动，通常称为理想管式反应器，用PFR表示。

理想管式反应器具有以下特点：

1.在正常情况下，它是连续定态操作，在反应器的各个径向截面上，物料浓度不随时间而变化；

2.反应器各处的浓度未必相等，反应速率随空间位置而变化；

3.由于径向具有严格均匀的速度分布，也就是在径向不存在浓度变化，所以反应速率随空间位置的变化只限于轴向。2100433B

管式反应器返混小，因而容积效率（单位容积生产能力）高，对要求转化率较高或有串联副反应的场合尤为适用。此外，管式反应器可实现分段温度控制。其主要缺点是，反应速率很低时所需管道过长，工业不易实现。 2100433B

水平管式反应器

水平管式反应器是进行气相或均液相反应常用的一种管式反应器，由无缝管与U形管连接而成。这种结构易于加工制造和检修。

立管式反应器

立管式反应器包括单程式立管式反应器、中心插入管式立管式反应器、夹套式立管式反应器，其特点是将一束立管安装在一个加热套筒内，以节省地面。立管式反应器被应用于液相氨化反应、液相加氢反应、液相氧化反应工艺中。

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麻烦。反应器一般由许多水平盘管上下重叠串联而成。每一个盘管由许多半径不同的半圆形管子相连接成螺旋形式，螺旋中央留出只φ400的空间，便于安装和检修。

U形管式反应器

U形管式反应器的管内设有挡板或搅拌装置，以强化传热与传质过程。U形管的直径大，物料停留时间长，可以应用于反应速率较慢的反应。例如带多孔挡板的U形管式反应器，被应用于己内洗胺的聚合反应。带搅拌装置的U形管式反应器适用于非均均液相物料或液固相悬浮物料，如甲苯的连续硝化、葱的连续磺化等反应。