1、化學(xué)反應(yīng)器發(fā)展動(dòng)態(tài),J化工0801,概述,反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過(guò)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(mén)?；瘜W(xué)反應(yīng)工程以工業(yè)反應(yīng)器中進(jìn)行的反應(yīng)過(guò)程為研究對(duì)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(guò)程對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響以及反應(yīng)器動(dòng)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(jì)和操作控制。 反應(yīng)器作為化工生產(chǎn)的核心設(shè)備, 其技術(shù)先進(jìn)程度對(duì)化工生產(chǎn)有重要影響, 尤其是在化學(xué)品制備和工程放大方面。,概述,反應(yīng)器的應(yīng)用始于古代，制造陶器的窯爐就是一種原始的反應(yīng)器。近代工業(yè)中的反應(yīng)器形式多樣,例如:冶金工業(yè)中的高爐和轉(zhuǎn)爐；生物工程中的發(fā)酵罐以及各種燃燒器，都是不同形式的反應(yīng)器。,反

2、應(yīng)器,石化反應(yīng)器是進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的關(guān)鍵設(shè)備，而化學(xué)反應(yīng)過(guò)程又是原料轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)品的主要過(guò)程。因?yàn)榉磻?yīng)過(guò)程是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，不僅要遵守化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的規(guī)律，還要受到能量傳遞和熱量傳遞過(guò)程的制約，特別指出的是各個(gè)過(guò)程之間相互影響，使得反應(yīng)過(guò)程極其復(fù)雜，所以反應(yīng)器與其他石化單元設(shè)備（如塔、冷換設(shè)備、泵、壓縮機(jī)等）不同。反應(yīng)器的設(shè)計(jì)都要單獨(dú)進(jìn)行，沒(méi)有系列可言，設(shè)備制造一定要完全滿足設(shè)計(jì)要求，才能保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。,一、化工反應(yīng)器分類,化工反應(yīng)種類繁多，性質(zhì)各異、化學(xué)反應(yīng)器的一個(gè)特點(diǎn)是具有相差甚遠(yuǎn)的構(gòu)性和尺寸，如窯爐、鍋爐、斧、塔、混合器、高爐、回轉(zhuǎn)爐，甚至簡(jiǎn)單的管子。實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)為其共

3、同點(diǎn)，但特殊性的考慮十分重要?；し磻?yīng)器的種類可從可從影響反應(yīng)的幾個(gè)重要的方面進(jìn)行大致區(qū)分。,1、按反應(yīng)器中的物相分類： 反應(yīng)器可分為單（均）相和多（復(fù)）相。單相可分為單氣相或者單液相。多相可分為氣液相（G-L），液液相(L-L)，氣固相（G-S），液固相（L-S）和氣液固相(G-L-S),也可有兩種以上流體相和固相的反應(yīng)。 2、按操作方式分類 反應(yīng)器可分為間歇操作、連續(xù)操作和半連續(xù)操作。 3、按物料流動(dòng)狀態(tài)分類 連續(xù)反應(yīng)器的流動(dòng)狀態(tài)（如返混）影響反應(yīng)器中反應(yīng)物的濃度分布和溫度分布，也影響反應(yīng)物通過(guò)反應(yīng)器的停留時(shí)間的分布，對(duì)反應(yīng)結(jié)束有重要效應(yīng)。平推流型和全混流型是返混為零或無(wú)窮大的兩種極限流型

4、。實(shí)際工業(yè)反應(yīng)器中物料流型只可能趨近于前者（統(tǒng)稱管式反應(yīng)器）或后者（通稱攪拌釜式反應(yīng)器或者釜式反應(yīng)器），不可能完全一致。應(yīng)根據(jù)反應(yīng)特征選擇反應(yīng)器的流動(dòng)形態(tài)。為了限制返混可以采用多級(jí)串聯(lián)攪拌釜是反應(yīng)器。,表為不同類型反應(yīng)器在工業(yè)生產(chǎn)中的使用程度。,4、按傳熱特征分類 化學(xué)反應(yīng)不可避免的伴有熱效應(yīng)。捂熱交換的反應(yīng)器為絕熱反應(yīng)器。熱交換能力極強(qiáng)（或熱效應(yīng)可以忽略）以致可視為等溫的反應(yīng)器為等溫反應(yīng)器。工業(yè)上常見(jiàn)的是非等溫非絕熱反應(yīng)器。后者有一定的換熱能力，既不同于絕熱型，也不同于等溫型。 除以上分類以外，尚可按物料的流向等特點(diǎn)分類。 各種反應(yīng)器適用于不同反應(yīng)、間歇反應(yīng)器操作靈活，適用于多品種生產(chǎn)和產(chǎn)量

5、小、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的情形，但操作控制不便，產(chǎn)品質(zhì)量不易穩(wěn)定。連續(xù)反應(yīng)器適用于大生產(chǎn)量品種的生產(chǎn)。管式反應(yīng)器由于體積限制，適用于快速反應(yīng)。較慢的反應(yīng)由于其對(duì)停留時(shí)間的要求，?？紤]用復(fù)式反應(yīng)器。,二、反應(yīng)器的選型判別,1、反應(yīng)類別 反應(yīng)類別即反應(yīng)介質(zhì)類別，例如氣液相或者氣固相或氣相反應(yīng)。這是最簡(jiǎn)單卻是應(yīng)首先使用的判據(jù)。 2、催化劑的失活速度 對(duì)于催化反應(yīng)，應(yīng)判別催化劑的失活速度。如催化劑失活速度很快，床層的操作周期很短，例如幾秒鐘、幾分鐘或者幾小時(shí)，則應(yīng)采用流化床等床型，否則應(yīng)采用其它形勢(shì)的反應(yīng)器用來(lái)減少投資和操作費(fèi)用。 3、有反應(yīng)的濃度效應(yīng)決定的混合要求 反應(yīng)器中的物流混合按照尺度可分為宏觀混合和微

6、觀混合兩種。微觀混合是指大尺度的混合現(xiàn)象，如在攪拌釜式反應(yīng)器中由于機(jī)械攪拌反應(yīng)物流發(fā)生設(shè)備尺度的循環(huán)流動(dòng)。在連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器中，宏觀混合就是返混，返混使反應(yīng)物的平均濃度降低產(chǎn)物的平均濃度升高。 4、由反應(yīng)的熱負(fù)荷和溫度效應(yīng)所決定的熱量傳遞和溫度控制要求應(yīng)該按照反應(yīng)系統(tǒng)的絕熱溫升和過(guò)程溫度控制的要求，由簡(jiǎn)到繁選擇反應(yīng)器的形式。,常見(jiàn)反應(yīng)器的類型,管式反應(yīng)器 釜式反應(yīng)器 固定床與流化床反應(yīng)器 塔式反應(yīng)器 噴射反應(yīng)器 其他多種非典型反應(yīng)器,管式反應(yīng)器,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)，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，也可以是在管內(nèi)填充顆粒狀催化劑的填充管

7、，以進(jìn)行多相催化反應(yīng)。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 。管式反應(yīng)器返混小，因而容積效率（單位容積生產(chǎn)能力）高，對(duì)要求轉(zhuǎn)化率較高或有串聯(lián)副反應(yīng)的場(chǎng)合尤為適用。此外，管式反應(yīng)器可實(shí)現(xiàn)分段溫度控制。其主要缺點(diǎn)是，反應(yīng)速率很低時(shí)所需管道過(guò)長(zhǎng)，工業(yè)上不易實(shí)現(xiàn)。,管式反應(yīng)器,釜式反應(yīng)器,由長(zhǎng)徑比較小的圓筒形容器構(gòu)成，常裝有機(jī)攪拌或氣流攪拌裝置，可用于反應(yīng)器外型液相單相反應(yīng)過(guò)程和液液相、氣液相、氣液固相等多相反應(yīng)過(guò)程。用于氣液相反應(yīng)過(guò)程的稱為鼓泡攪拌釜（見(jiàn)鼓泡反應(yīng)器）；用于氣液固相反應(yīng)過(guò)程的稱為攪拌釜式漿

8、態(tài)反應(yīng)器。釜式反應(yīng)器屬于全混流反應(yīng)器，,釜式反應(yīng)器,釜式反應(yīng)器的高徑比為1-2，在石化行業(yè)中，除用于液相均相、液相非均相或氣相反應(yīng)外，主要用于聚合反應(yīng)，即將小分子變?yōu)榇蠓肿?，使反?yīng)物具有可塑、成纖、成膜、高彈等特性。很多釜內(nèi)含有攪拌器和換熱裝置。大部分反應(yīng)釜由釜體、攪拌器、減速器、密封裝置、換熱裝置和擋板組成。,釜式反應(yīng)器,優(yōu)點(diǎn)：適用范圍廣泛，投資少，投產(chǎn)容易，可以方便地改變反應(yīng)內(nèi)容。 缺點(diǎn)：換熱面積小，反應(yīng)溫度不易控制，停留時(shí)間不一致。絕大多數(shù)用于有液相參與的反應(yīng)，如：液液、液固、氣液、氣液固反應(yīng)等。,固定床反應(yīng)器,又稱填充床反應(yīng)器，裝填有固體催化劑或固體反應(yīng)物用以實(shí)現(xiàn)多相反應(yīng)過(guò)程的一種反應(yīng)

9、器。固體物通常呈顆粒狀，粒徑215mm左右,堆積成一定高度（或厚度）的床層。床層靜止不動(dòng)，流體通過(guò)床層進(jìn)行反應(yīng)。固定床反應(yīng)器主要用于實(shí)現(xiàn)氣固相催化反應(yīng)，用于氣固相或液固相非催化反應(yīng)時(shí)，床層則填裝固體反應(yīng)物。涓流床反應(yīng)器也可歸屬于固定床反應(yīng)器，氣、液相并流向下通過(guò)床層，呈氣液固相接觸。,固定床反應(yīng)器,固定床反應(yīng)器,固定床反應(yīng)器有三種基本形式：軸向絕熱式固定床反應(yīng)器流體沿軸向自上而下流經(jīng)床層，床層同外界無(wú)熱交換。徑向絕熱式固定床反應(yīng)器。流體沿徑向流過(guò)床層，可采用離心流動(dòng)或向心流動(dòng)，床層同外界無(wú)熱交換。列管式固定床反應(yīng)器由多根反應(yīng)管并聯(lián)構(gòu)成。管內(nèi)或管間置催化劑，載熱體流經(jīng)管間或管內(nèi)進(jìn)行加熱或冷卻，管

10、徑通常在2550mm之間，管數(shù)可多達(dá)上萬(wàn)根。列管式固定床反應(yīng)器適用于反應(yīng)熱效應(yīng)較大的反應(yīng)。此外，尚有由上述基本形式串聯(lián)組合而成的反應(yīng)器，稱為多級(jí)固定床反應(yīng)器。,固定床反應(yīng)器優(yōu)缺點(diǎn),固定床反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn): 1、床層極薄，流體流速很低； 2、床層內(nèi)的流體軸向流動(dòng)可看成是理想置換流動(dòng)，因而化學(xué)反應(yīng)速度較快； 3、流體停留時(shí)間可嚴(yán)格控制，溫度分布可以適當(dāng)調(diào)節(jié)，因而有利于提高化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性； 4、催化劑不易磨損； 5、可在高溫下操作。 固定床反應(yīng)器缺點(diǎn): 催化劑顆粒不能太大，不能使用細(xì)粒催化劑; 催化劑導(dǎo)熱性較差，催化劑的再生、更換不方便。,流化床反應(yīng)器,流體自下而上通過(guò)固體顆粒床層, 當(dāng)流體速度

11、增加到一定程度時(shí), 顆粒被流體拖起作懸浮運(yùn)動(dòng), 這種現(xiàn)象叫固體流態(tài)化。利用流態(tài)化技術(shù)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的裝置叫流化床反應(yīng)器。 傳統(tǒng)流化床反應(yīng)器的應(yīng)用始于1922 年, 經(jīng)過(guò)近100 a 的發(fā)展, 流化床反應(yīng)器以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在化學(xué)工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。,流化床反應(yīng)器,這也是一種氣-固相反應(yīng)的一種反應(yīng)器。氣體從反應(yīng)器底部的氣體分布板、分布管進(jìn)入，將反應(yīng)器床層上固體催化劑顆粒流化如液體沸騰狀，在流化狀態(tài)中進(jìn)行反應(yīng)。 按流化床反應(yīng)器的應(yīng)用可分為兩類：一類的加工對(duì)象主要是固體,如礦石的焙燒,稱為固相加工過(guò)程；另一類的加工對(duì)象主要是流體，如石油催化裂化、酶反應(yīng)過(guò)程等催化反應(yīng)過(guò)程，稱為流體相加工過(guò)程。,流化床反應(yīng)器

12、,流化床反應(yīng)器優(yōu)缺點(diǎn),流化床反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn): 1、床層溫度分布均勻，可避免局部過(guò)熱或局部反應(yīng)不完全現(xiàn)象。 2、可利用循環(huán)顆粒作為傳熱介質(zhì)，大大簡(jiǎn)化了反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。 3、流化床單位體積內(nèi)氣固相之間接觸面積很大，提高了界面的傳熱、傳質(zhì)速率。 4、催化劑內(nèi)孔表面利用率高，加速氣固相間的反應(yīng)。 5、反應(yīng)過(guò)程及再生過(guò)程連續(xù)化。 6、流化床中換熱器所需面積較小。 7、設(shè)備生產(chǎn)強(qiáng)度大，適于大規(guī)模生產(chǎn)。,流化床反應(yīng)器優(yōu)缺點(diǎn),流化床反應(yīng)器缺點(diǎn): 1、反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率低，流化床一般達(dá)不到固化床的轉(zhuǎn)化率。 2、催化劑損失率高，防塵比較困難。 3、流化床的管子和容器磨損非常嚴(yán)重。,塔式反應(yīng)器,塔式反應(yīng)器高徑比很大，常用于氣-液

13、反應(yīng)和液-液反應(yīng)，包括填充塔、板式塔、鼓泡塔等。常用的有鼓泡式反應(yīng)器（鼓泡塔），其中又可分為簡(jiǎn)單鼓泡塔和氣升式鼓泡塔。,塔式反應(yīng)器,簡(jiǎn)單鼓泡塔 鼓泡塔為盛液體的空心圓筒，底部裝有氣體分布器。氣體通過(guò)分布器上小孔均勻以鼓泡形式進(jìn)入液相，液相間歇或連續(xù)加入反應(yīng)器，液體和氣體可以并流或逆流（并流常見(jiàn)）。為了提高氣體的分散程度，減少液位縱向循環(huán)，在反應(yīng)器中安置水平多孔隔板進(jìn)行時(shí)，往往有熱效應(yīng)，常采用夾套或其他外部散熱方式。,塔式反應(yīng)器,氣升式鼓泡塔 氣升式鼓泡塔塔內(nèi)裝有一根或幾根氣升管，氣體從下部的氣體分布器進(jìn)入氣升管。在氣升管中，氣液混合物密度比環(huán)形空間中的液體密度小得多，引起液體在環(huán)形空間和氣升管

14、內(nèi)做循環(huán)流的，故稱為氣升式鼓泡反應(yīng)器。苯乙烯裝置中的烴化/烴化轉(zhuǎn)移反應(yīng)器就是這種結(jié)構(gòu)。,噴射反應(yīng)器,利用噴射器進(jìn)行混合，實(shí)現(xiàn)氣相或液相單相反應(yīng)過(guò)程和氣液相、液液相等多相反應(yīng)過(guò)程的設(shè)備。 噴射反應(yīng)器是近幾十年迅速發(fā)展起來(lái)的多相反應(yīng)器，多用于氣液兩相反應(yīng)，也可用于含催化劑等懸浮顆粒的氣液固三相反應(yīng)。其原理是利用高速流動(dòng)相去 卷吸其他相，使各相密切接觸，繼而在反應(yīng)器內(nèi)均勻 分散或懸浮，并完成反應(yīng)。噴射反應(yīng)器是一大類反應(yīng) 器的總稱，其主體部分一般由一個(gè)反應(yīng)釜和一個(gè)射流 噴嘴所組成，根據(jù)需要還可加入其他附件。,噴射反應(yīng)器分類,根據(jù)射流噴嘴在反應(yīng)器內(nèi)的不同位置上，有上噴式、下噴式及水平式噴射反應(yīng)器分。 而

15、根據(jù)反應(yīng)工藝過(guò)程的不同，有一次噴射反應(yīng)式，也有利用循環(huán)泵將物料多次循環(huán)的所謂噴射環(huán)路反應(yīng)器(有時(shí)簡(jiǎn)稱為環(huán)路、環(huán)流或回路反應(yīng)器)。,噴射反應(yīng)器性能,噴射反應(yīng)器作為一類新型反應(yīng)器，有許多獨(dú)特、優(yōu)異的性能：多相傳質(zhì)性能好；傳熱能效大；密封性能好，便于高壓反應(yīng)；單位體積輸入功率大；工作體積大，操作彈性好； 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)動(dòng)件，節(jié)約能耗且便于反應(yīng)過(guò)程的連續(xù)化；傳質(zhì)速率和混合效果對(duì)反應(yīng)器規(guī)模依賴程度小，便于工程放大；用途廣泛。,噴射反應(yīng)器研究現(xiàn)狀及進(jìn)展,噴射反應(yīng)器的研究起步相對(duì)較晚，但其發(fā)展迅速，種類越來(lái)越多，性能也不斷得到完善，并越來(lái)越受到國(guó)際學(xué)術(shù)和工程界的關(guān)注。1939年，F(xiàn)lugel最早提出了可

16、適用于描述單相物質(zhì)系統(tǒng)中噴射反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基本理論概念。Blenkel J在1985年對(duì)噴射環(huán)路反應(yīng)器作了較為全面的綜述，并劃分了反應(yīng)器性能的不同方面及其表征參數(shù)。隨后，Dirix等對(duì)反應(yīng)器的各種性能作了大量研究，并提出不少理論模型。Van Dierendonck從工作特性、設(shè)計(jì)放大及應(yīng)用等方面對(duì)比分析了噴射反應(yīng)器和機(jī)械攪拌釜反應(yīng)器，闡明了噴射反應(yīng)器的優(yōu)異性能，并指出噴射反應(yīng)器極有可能取代攪拌釜反應(yīng)器成為多相反應(yīng)器的首選。,噴射反應(yīng)器研究現(xiàn)狀及進(jìn)展,Duveen在此基礎(chǔ)上詳細(xì)總結(jié)了噴射反應(yīng)器的各種性能，認(rèn)為噴射反應(yīng)器作為高性能反應(yīng)器即將成為氣液反應(yīng)器的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在國(guó)際上，有不少公司對(duì)噴射反應(yīng)

17、器進(jìn)行了研究開(kāi)發(fā)，如瑞士Buss、EC Chem公司及美國(guó)Chemithon公司等。Buss和EC Chem公司的噴射反應(yīng)器起初多應(yīng)用于催化加氫反應(yīng)，后又應(yīng)用于烷氧基化反應(yīng)。而Chemithon公司的噴射反應(yīng)器則主要應(yīng)用于磺化反應(yīng)。,噴射反應(yīng)器研究現(xiàn)狀及進(jìn)展,我國(guó)對(duì)噴射反應(yīng)器的研究相對(duì)較為滯后，20世紀(jì)六七十年代開(kāi)始有文獻(xiàn)報(bào)道，當(dāng)時(shí)的噴射反應(yīng)器多應(yīng)用于除塵、抽真空、直接加熱、傳質(zhì)和制冷等化工單元操作中，而真正作為強(qiáng)化多相反應(yīng)的反應(yīng)器則起步更晚。但其在石蠟氧化、乙醇氯化等實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中所取得的顯著效果。進(jìn)入90年代后，我國(guó)對(duì)噴射反應(yīng)器的研究又掀起了一股熱潮，成為多相反應(yīng)器的研究熱點(diǎn)之一，尤其是在

18、反應(yīng)器的工程開(kāi)發(fā)和工業(yè)應(yīng)用上不斷取得新進(jìn)展。,環(huán)流反應(yīng)器,環(huán)流反應(yīng)器借助于攪拌推進(jìn)器或噴射器的推動(dòng)，使反應(yīng)物沿著規(guī)定的路線循環(huán)流動(dòng)，在流動(dòng)中邊混合邊發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 環(huán)流反應(yīng)器綜合了鼓泡塔和機(jī)械攪拌釜的優(yōu)良性能, 具有反應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)機(jī)械傳動(dòng)部件以及易于工程放大等優(yōu)點(diǎn), 是一類高效的氣液接觸反應(yīng)設(shè)備。,環(huán)流反應(yīng)器,環(huán)流反應(yīng)器包括上升管、下降管、氣液分離器和底部連接段4 部，這種反應(yīng)器適用于處理高粘物料。 其優(yōu)點(diǎn)是： 1、流向確定，流動(dòng)損失少，混合均勻； 2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)運(yùn)動(dòng)密封件； 3、氣液接觸良好，能耗低； 4、便于改善工藝條件。,環(huán)流反應(yīng)器,環(huán)流反應(yīng)器分類,按流動(dòng)形式, 環(huán)流反應(yīng)器分

19、為內(nèi)環(huán)流、外環(huán)流反 應(yīng)器; 按導(dǎo)流筒組成, 環(huán)流反應(yīng)器分為單級(jí)、多級(jí)環(huán) 流反應(yīng)器; 按流體驅(qū)動(dòng)方式, 環(huán)流反應(yīng)器分為氣升式、噴射式和推進(jìn)式環(huán)流反應(yīng)器。,環(huán)流反應(yīng)器應(yīng)用,環(huán)流反應(yīng)器不僅可以應(yīng)用于常溫常壓下的反應(yīng)過(guò)程, 而且可以用于高溫高壓的反應(yīng)過(guò)程, 環(huán)流反應(yīng)器以其較高的傳質(zhì)速率、良好的多相混合優(yōu)勢(shì), 在能源化工、水處理及生物工程等領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。,多種非典型反應(yīng)器,現(xiàn)在的化工反應(yīng)器在向高精端方向發(fā)展，在化工反應(yīng)中處于主要地位，化學(xué)反應(yīng)器是化學(xué)反應(yīng)的載體,是化工研究、生產(chǎn)的基礎(chǔ),是決定化學(xué)反應(yīng)好壞的重要因素之一,因此反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、選型是十分重要的。 現(xiàn)在比較常見(jiàn)的反應(yīng)器有：漿態(tài)床反應(yīng)器,滴流

20、床反應(yīng)器,移動(dòng)床反應(yīng)器,旋流反應(yīng)器,催化與蒸餾結(jié)合的反應(yīng)器,微反應(yīng)器，膜化學(xué)反應(yīng)器。,微反應(yīng)器,微反應(yīng)器是一個(gè)比較廣泛的概念，并有很多種形式，既包括傳統(tǒng)的微量反應(yīng)器， 也包括聚合微反應(yīng)器、反相膠束條紋反應(yīng)器、微聚合反應(yīng)器和固體模板微反應(yīng)器等。 這些微反應(yīng)器的對(duì)化學(xué)反應(yīng)的共同特點(diǎn)是將其控制在極其微小的空間內(nèi)，反應(yīng)通道的平均尺寸一般為微米甚至納米。 微通道狹窄而規(guī)整、反應(yīng)空間非常狹小且比表面積非常大。規(guī)整的結(jié)構(gòu)方便于模擬和放大。通道的規(guī)整性是微反應(yīng)技術(shù)的重要優(yōu)點(diǎn)之一。小的通道尺寸是一個(gè)重要的安全因子，因?yàn)樵谖?gòu)造反應(yīng)器中火焰的擴(kuò)展會(huì)受到抑制。因此這些反應(yīng)器可以在爆炸范圍內(nèi)操作，而不需附加任何特殊的

21、安全措施。,微反應(yīng)器的分類,微反應(yīng)器的類型按照不同的分類方法有多種類型。首先根據(jù)操作模式微反應(yīng)器可分為半連續(xù)式微反應(yīng)器、間歇微式微反應(yīng)器和連續(xù)式微反應(yīng)器；根據(jù)不同的能量輸入源，可將其分為主動(dòng)微混合器和被動(dòng)微混器。其次根據(jù)用途的不同又可將微反應(yīng)器分為實(shí)驗(yàn)型微反應(yīng)器和生產(chǎn)型微反應(yīng)器兩大類；根據(jù)反應(yīng)過(guò)程的相態(tài)的不同，又可以將微反應(yīng)器分為氣固相催化微反應(yīng)器、氣液相微反應(yīng)器、氣液固三相催化微反應(yīng)器和液液相微反應(yīng)器等。,微反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：1 溫度可控， 2 時(shí)間可控 ，3 轉(zhuǎn)化率和收率高，4 安全性能好，5 微反器可以實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)過(guò)程的直接放大，6 有很多材料可以用來(lái)制造微反應(yīng)器 缺點(diǎn)：固體物

22、料無(wú)法通過(guò)微通道，如果反應(yīng)中有大量固體產(chǎn)生，微通道極易堵塞，導(dǎo)致生產(chǎn)無(wú)法連續(xù)進(jìn)行。,微反應(yīng)器研究現(xiàn)狀,目前微反應(yīng)器在化工工藝過(guò)程的研究與開(kāi)發(fā)中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，商業(yè)化生產(chǎn)中的應(yīng)用正日益增多。其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括有機(jī)合成過(guò)程，微米和納米材料的制備和日用化學(xué)品的生產(chǎn)。對(duì)于石油化學(xué)下游產(chǎn)品而言，特別對(duì)精細(xì)化學(xué)品和制藥以及生物技術(shù)等有著越來(lái)越大的影響。在國(guó)內(nèi)，微反應(yīng)技術(shù)處于研究與開(kāi)發(fā)階段。雖然有很多高校從事微反應(yīng)技術(shù)研究，尚沒(méi)有成熟的國(guó)產(chǎn)設(shè)備面世。,膜反應(yīng)器的應(yīng)用,膜活性污泥處理技術(shù)通常稱之為“膜生物反應(yīng)器”（MBR），是活性污泥處理工藝與膜分離技術(shù)相結(jié)合的一種新型水和廢水處理工藝，其中所用膜為典型孔

23、徑為10nm0.5m的微濾膜或超濾膜。該技術(shù)于20世紀(jì)60年代初開(kāi)始得到研究和應(yīng)用，并在上世紀(jì)得到了快速的發(fā)展，是廢水處理領(lǐng)域的一項(xiàng)重要發(fā)展。,該反應(yīng)技術(shù)源自日本，旨在降低成本來(lái)處理廢棄物特別是廢水，通過(guò)一系列的努力，開(kāi)發(fā)了一系列的廢水再處理工藝，其中有使用至今的Kubota的平板膜組件、Mitsubishi Rayon的中空纖維膜組件等，使MBR工藝技術(shù)得到了重要的突破 ，自此膜反應(yīng)器進(jìn)入了長(zhǎng)足的發(fā)展，而對(duì)于該工藝最重要的是其可以降低成本使廢水進(jìn)行再生。,MBR的優(yōu)點(diǎn),首先，工藝緊湊，無(wú)需常規(guī)活性污泥處理工藝中的污泥回流系統(tǒng)和二次沉淀池。其次，膜系統(tǒng)可在高達(dá)2025gTS/L的污泥濃度下運(yùn)行

24、（而常規(guī)處理工藝中，為維持污泥良好的沉降性能，一般將污泥濃度控制在5 gTS/L以內(nèi)），第三，與常規(guī)活性污泥工藝不同，MBR工藝可在更寬的運(yùn)行條件（如污泥濃度、污泥齡和有機(jī)負(fù)荷等）下運(yùn)行，并對(duì)進(jìn)水負(fù)荷的變化具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力,此外，MBR工藝可獲得穩(wěn)定而高質(zhì)量（無(wú)固體顆粒，得到有效除菌）的處理出水，且無(wú)絲狀菌污泥之虞。因而，該工藝尤其適用于對(duì)處理要求較高或進(jìn)行廢水再用的場(chǎng)合，也可以作為納濾或反滲透工藝極好的預(yù)處理工藝。,MBR的缺點(diǎn),由于膜組件較易發(fā)生堵塞問(wèn)題及其較高的運(yùn)行能耗，其建設(shè)投資和運(yùn)行成本仍然相對(duì)較高，尤其是因運(yùn)行和控制不當(dāng)而發(fā)生膜污染問(wèn)題，不僅將縮短膜的使用壽命，同時(shí)將提高其運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。,迄今為止，在MBR工藝的應(yīng)用中，有兩大類型的淹沒(méi)式膜組件技術(shù)、即Kubota的平板膜組件和Zenon中空纖維膜組件。他們均以由外而內(nèi)滲透為特征，實(shí)際應(yīng)用個(gè)分析表明，平板膜組件適用于小規(guī)模（1000020000人口當(dāng)量）處理的場(chǎng)合，而中空纖維膜組件則適用于較大規(guī)模的污水處理廠。,總之，對(duì)于膜反應(yīng)器及上述所說(shuō)的MBR技術(shù)，目前還是不成熟的，原因在于其成本太高，而對(duì)于一些小規(guī)模的廠家來(lái)說(shuō)不必要對(duì)此有很高的要求，所以其還處于開(kāi)發(fā)階段，而對(duì)于該技術(shù)，其前景很廣闊，原因在于其可以把廢水處理的相當(dāng)干凈，對(duì)于高要求的行業(yè)是一個(gè)很好的選擇！,關(guān)于平推流反應(yīng)器的計(jì)算,對(duì)于平推流反應(yīng)器，如果是等