管式反应器.doc

管式反应器的概述管式反应器是一种呈管状、长径比很大的连续操作反应器。这种反应器可以很长，如丙烯二聚的反应器管长以公里计。反应器的结构可以是单管，也可以是多管并联；可以是空管，如管式裂解炉，也可以是在管内填充颗粒状催化剂的填充管，以进行多相催化反应，如列管式固定床反应器。通常，反应物流处于湍流状态时，空管的长径比大于50；填充段长与粒径之比大于100(气体)或200（液体），物料的流动可近似地视为平推流。管式反应器的特点1、 反应物的分子在反应器内停留时间相等，反应器内任何一点上的反应物浓度 和化学反应速度都不随时间而变化，只随管长变化。 2、 管式反应器的单位反应器体积具有较大的换热面，特别适用于热效应较大的 反应。 3、 由于反应物在管式反应器中返混小，反应速度快，流速快，所以它的生产率 高。 4、 管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。 5、 和釜式反应器相比较，其返混较小，在流速较低的情况下，其管内流体流型 接近于理想置换流。 6、 反应器内各处的浓度未必相等，反应速率随空间位置而变化； 7、 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将只限于轴向。 8、 理想管式反应器的反应结果唯一地由化学反应动力学所确定。 9、 结构简单紧凑，强度高，抗腐蚀强，抗冲击性能好，使用寿命长，便于检修。管式反应器的分类管式反应器按结构可分为：直管式、U型管式、盘管式和多管式1、 直管式：结构简单，处理量小，可用作多管式反应器的实验装置 2、U型管式：3、 盘管式4、多管式：多管式反应器按管道的连接方式的不同，把管式反应器分为多管串联管式反应器和多管并联管式反应器。管式反应器由哪些结构组成由直管，弯管，密封环，法兰及紧固件，温差补偿器，传热夹套及连接管和机架等组成。管式法制备HDPE 此法采用管式反应器。原料乙烯(纯度99.9%以上）和氧（做引发剂）压缩至200300MPa以上进入反应器。物料在反应器内停留时间约为3050秒，反应温度一般在473573k，单程转化率为20%30%。反应器的直径约为0.030.05m。长/径比约为25040000.目前大型的管式反应器直径已达0.05m以上，管长达到1300m以上。为了降低壁量，提高传热效率，防止局部过热，实际生产中采取以下各种措施。 （1）为适应高温高压操作，反应管的壁很厚，是传热阻力增加。为了提高传热效率，应使物料维持很高的流速，一般可达到每秒十几米。另一方面提高流速可使物料在管中的流速分布趋于平坦，流型更接近与平推流。因而使径向浓度与温度分布更趋均匀，粘璧物减少，产品质量提高。（2）当操作运行时，为了尽可能降低粘壁物，可采用压力脉冲反应器，即使管内压力周期性的突然下降7-10MPa,然后再逐渐回复到原来的压力。当压力脉冲在管内传递时，引起流速突然增大，因而能将黏附于壁上的积存物冲刷下来，从而减少热阻，改善传热性能。（3）为了防止转化率太高而导致高温，引起乙烯分解。可在反应管不同的部分补加乙烯和氧。补加的物料必须迅速与管内流体混合，因为聚合反应在数秒钟内完成，浓度分布的不均匀将会造成局部过热，分段引入反应物料也可使各段维持高的反应速率。（4）管式反应器依靠夹套来传递热量，由于物料的黏度受温度的影响很大，故冷却剂的温度不能太低，以防因冷却剂温度过低而使管壁处物料黏度变大，粘壁量增加而造成传热恶化。管式法高压聚乙烯生产技术 1933年(英)ICI公司超高压反应研究组在高温高压下制得白色蜡状聚乙烯，并将其应用作为高频绝缘材料，在1939年建成loot/a中试装置，实现了高压法工业生产聚乙烯。1942年出现了高压釜式法生产聚乙烯1943美国 DuPon公司和UCC公开发了管式反应器法。图为管式法高压聚乙烯生产工艺示意。乙烯与低压循环气在前段涡轮压缩机压缩至25-30MPa，再经后段往复超高压压缩机压缩至反应压力(250-320MPa)，并预热至150-200C后送入管式反应器。在此状态下，乙烯的密度约0.50g/cm3后段压缩机的生产能已为35t/h，目前已大型化达到70t/h。管式反应器长径此为10000-100000。乙烯在管中流速为8-30m/s，停留时间为0.5至数分钟。以空气、氧气或有机过氧化物为引发剂(催化剂)。聚合反应产生的热量可使最高温度达到330C,经反应器冷却段冷后再添加引发剂聚合。在反复放热一冷却后，抽出反应产物在高压分离器中分离出聚合物和未反应的乙烯。聚合物经后处理即成产品。目前，乙烯单程转化率已从初期的8-15%提高到24-30%。当采用25.4mm反应管径时，生产能力可以达到10-20kt/a。至今为止，各种管式法工艺的基本流程大体上与上述工艺相同。然而，由于采用了不同的聚合反应器的进料点，分子童调节剂、引发剂及其不同的注入部泣，以及由于助剂注入方法、产品的处理、返回乙烯的量和送出部位的不同，也就形成了各种不同特点的工艺。参考文献：邹胜欧.管式法高压聚乙烯生产技术，广东化工，1994.（3）.张岩.高压聚乙烯装置分解反应产生的原因及措施J.工业技术.齐鲁石油化工,2001,(2):128130.LDPE管式反应器内超温分解原因及对策，合成树脂及