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在化工生產(chǎn)過程中，都有一個(gè)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的生產(chǎn)核心部分，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的容器稱為反應(yīng)器。

化工生產(chǎn)中的反應(yīng)器是多種多樣的。按反應(yīng)器內(nèi)物料的形態(tài)可以分為均相反應(yīng)器及多相反應(yīng)器。均相反應(yīng)器的特點(diǎn)是反應(yīng)只在一個(gè)相內(nèi)進(jìn)行，通常在一種氣體或液體內(nèi)進(jìn)行。當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)必須有兩相以上才能進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，則稱為多相反應(yīng)器。

按反應(yīng)器的操作情況可以分為間歇式反應(yīng)器和連續(xù)流式反應(yīng)器兩大類。間歇反應(yīng)器是按反應(yīng)物“一罐一罐地”進(jìn)行反應(yīng)的，反應(yīng)完成卸料后，再進(jìn)行下一批的生產(chǎn)，這是一種完全混合式的反應(yīng)器。當(dāng)進(jìn)料與出料都是連續(xù)不斷地進(jìn)行時(shí)，這類反應(yīng)器則稱為連續(xù)反應(yīng)器。連續(xù)反應(yīng)器是一種穩(wěn)定流的反應(yīng)器。

連續(xù)反應(yīng)器有兩種完全對(duì)立的理想類型，分別稱為活塞流反應(yīng)器和恒流攪拌反應(yīng)器。后者屬于完全混合式的反應(yīng)器。

為了有利于反應(yīng)，反應(yīng)器還具有其他的操作類型，如流化床反應(yīng)器、滴灑床反應(yīng)器等。

1.間歇式反應(yīng)器

間歇式反應(yīng)器是在非穩(wěn)態(tài)條件下操作的，所有物料一次加進(jìn)去，反應(yīng)結(jié)束以后物料同時(shí)放出來，所有物料反應(yīng)的時(shí)間是相同的;反應(yīng)物濃度隨時(shí)間而變化，因此化學(xué)反應(yīng)速也隨時(shí)間而變化;但是反應(yīng)器內(nèi)的成分卻永遠(yuǎn)是均勻的。

這是最早的一種反應(yīng)器，和實(shí)驗(yàn)室里所用的燒瓶在本質(zhì)上沒有差別，對(duì)于小批量生產(chǎn)的單一液相反應(yīng)較為適宜。

2.活塞流反應(yīng)器

活塞流反應(yīng)器通常用管段構(gòu)成，因此也稱管式反應(yīng)器，其特征是流體是以列隊(duì)形式通過反應(yīng)器，液體元素在流動(dòng)的方向決無混合現(xiàn)象(但在垂直流動(dòng)的方向上可能有混合)。構(gòu)成活塞流反應(yīng)器的必要且充分的條件是:反應(yīng)器中每一流體元素的停留時(shí)間都是相等的。由于管內(nèi)水流較接近于這種理想狀態(tài)，所以常用管子構(gòu)成這種反應(yīng)器，反應(yīng)時(shí)是管長的函數(shù)，反應(yīng)物的濃度、反應(yīng)速度沿管長而有變化，但是沿管長各點(diǎn)上反應(yīng)物濃度、反應(yīng)速度有一個(gè)確定不變的值，不隨時(shí)間而變化。在間歇式反應(yīng)器中，最快的反應(yīng)速度是操作過程中的某一個(gè)時(shí)刻;而在活塞流反應(yīng)器中，最快的反應(yīng)速度是在管長中的某一點(diǎn)。

3.恒流攪拌反應(yīng)器

恒流攪反應(yīng)器也稱為連續(xù)攪罐反應(yīng)器，物料不斷進(jìn)出，連續(xù)流動(dòng)。其特點(diǎn)是，反應(yīng)物受到了極好的攪拌，因此反應(yīng)器內(nèi)各點(diǎn)的濃度是完全均勻的，而且不隨時(shí)間而變化，因此反應(yīng)速度也是確定不變的，這是該種反應(yīng)器的最大優(yōu)點(diǎn)。這種反應(yīng)器必然要設(shè)置攪拌器，當(dāng)反應(yīng)物進(jìn)入后，立即被均勻分散到整個(gè)反應(yīng)器容積內(nèi)，從反應(yīng)器連續(xù)流出的產(chǎn)物流，其成分必然與反應(yīng)器內(nèi)的成分一樣。從理論上說，由于在某一時(shí)刻進(jìn)到反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)物立即被分散到整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)，其中一部分反應(yīng)物應(yīng)該立即流出來，這部分反應(yīng)物的停留時(shí)間理論上為零。余下的部分則具有不同的停留時(shí)間，其最長的停留時(shí)間理論上可達(dá)無窮大。這樣就產(chǎn)生了一個(gè)突出現(xiàn)象:某些后來進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)的成分必然要與先進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)的成分混合，這就是所謂的返混作用。理想的活塞流反應(yīng)器內(nèi)絕對(duì)不存在返混作用，而 CSTR的特點(diǎn)則為具有返混作用，所以又稱為返混反應(yīng)器。

4.恒流攪拌反應(yīng)器串聯(lián)

將若干個(gè)恒流攪拌反應(yīng)器串聯(lián)起來，或者在一個(gè)塔式或管式的反應(yīng)器內(nèi)分若干個(gè)級(jí)在級(jí)內(nèi)是充分混合的，級(jí)間是不混合的。其優(yōu)點(diǎn)是既可以使反應(yīng)過程有一個(gè)確定不變的反應(yīng)速度，又可以分段控制反應(yīng)，還可以使物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間相對(duì)地比較集中。因比這種反應(yīng)器綜合了活塞流反應(yīng)器和恒流攪拌反應(yīng)器兩者的優(yōu)點(diǎn)。

文章出處：http://www.jrcftz.cn/2023/sjhzx_10/662.shtml