管式反應(yīng)器是一種呈管狀、長(zhǎng)徑比很大的連續(xù)操作反應(yīng)器。這種反應(yīng)器可以很長(zhǎng)，如聚乙烯的反應(yīng)器管長(zhǎng)以公里計(jì)。反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)可以是單管，也可以是多管并聯(lián)；可以是空管，如管式裂解爐，也可以是在管內(nèi)填充顆粒狀催化劑的填充管，以進(jìn)行多相催化反應(yīng)，如列管式固定床反應(yīng)器。通常，反應(yīng)物流處于湍流狀態(tài)時(shí)，空管的長(zhǎng)徑比大于50；填充段長(zhǎng)與粒徑之比大于100(氣體)或200（液體），物料的流動(dòng)可近似地視為平推流。
01 管式反應(yīng)器分類(lèi)
1、 水平管式反應(yīng)器由無(wú)縫鋼管與U形管連接而成。這種結(jié)構(gòu)易于加工制造和檢修。高壓反應(yīng)管道的連接采用標(biāo)準(zhǔn)槽對(duì)焊鋼法蘭，可承受1600-10000kPa壓力。如用透鏡面鋼法蘭，承受壓力可達(dá)10000-20000kPa。如高壓聚乙烯反應(yīng)壓力可達(dá)280MPa。
2、 立管式反應(yīng)器立管式反應(yīng)器被應(yīng)用于液相氨化反應(yīng)、液相加氫反應(yīng)、液相氧化反應(yīng)等工藝中。立管式反應(yīng)器有單程式、中心插管式等。
3、盤(pán)管式反應(yīng)器將管式反應(yīng)器做成盤(pán)管的形式，設(shè)備緊湊，節(jié)省空間。但檢修和清洗管道比較困難。
4、U形管式反應(yīng)器U形管式反應(yīng)器的管內(nèi)設(shè)有多孔擋板或攪拌裝置，以強(qiáng)化傳熱與傳質(zhì)過(guò)程。U形管的直徑大，物料停留時(shí)間較長(zhǎng)，可應(yīng)用于反應(yīng)速率較慢的反應(yīng)。
5、多管并聯(lián)管式反應(yīng)器多管并聯(lián)結(jié)構(gòu)的管式反應(yīng)器一般用于氣固相反應(yīng)，例如氣相氯化氫和乙炔在多管并聯(lián)裝有固相催化劑的反應(yīng)器中反應(yīng)制氯乙烯，氣相氮和氫混合物在多管并聯(lián)裝有固相鐵催化劑的反應(yīng)器中合成氨。6、多管串聯(lián)反應(yīng)器多個(gè)管式反應(yīng)器串聯(lián)在一起，例如聚丙烯生產(chǎn)工藝。
02 管式反應(yīng)器與釜式反應(yīng)器的差異
管式反應(yīng)器屬于平推流反應(yīng)器，釜式反應(yīng)器屬于全混流反應(yīng)器，管式反應(yīng)器的停留時(shí)間要短一些，而釜式反應(yīng)器停留時(shí)間較長(zhǎng)。從移走反應(yīng)熱來(lái)說(shuō)，管式反應(yīng)器要難一些，而釜式反應(yīng)器要容易一些，可以在釜外設(shè)夾套或釜內(nèi)設(shè)盤(pán)管，有時(shí)可以考慮管式加釜的混合反應(yīng)，即釜式反應(yīng)器底部出口物料通過(guò)外循環(huán)進(jìn)入管式反應(yīng)器在返回釜式反應(yīng)器，可以在管式反應(yīng)器后設(shè)置外循環(huán)冷卻器來(lái)控制溫度，反應(yīng)原料從管式反應(yīng)器的進(jìn)口或外循環(huán)泵的進(jìn)口進(jìn)入，反應(yīng)完成后的物料從釜式反應(yīng)器的上部溢流出來(lái)，這樣兩種反應(yīng)器都用了進(jìn)去。
03 管式反應(yīng)器特點(diǎn)
1、由于反應(yīng)物的分子在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間相等，所以在反應(yīng)器內(nèi)任何一點(diǎn)上的反應(yīng)物濃度和化學(xué)反應(yīng)速度都不隨時(shí)間而變化，只隨管長(zhǎng)變化。
2、管式反應(yīng)器具有容積小、比表面大、單位容積的傳熱面積大，特別適用于熱效應(yīng)較大的反應(yīng)。
3、由于反應(yīng)物在管式反應(yīng)器中反應(yīng)速度快、流速快，所以它的生產(chǎn)能力高。
4、管式反應(yīng)器適用于大型化和連續(xù)化的化工生產(chǎn)。