Типы трубчатых реакторов

Трубчатый реактор представляет собой тип непрерывного реактора с трубчатой формой и высоким отношением длины к диаметру. Эти реакторы могут быть очень длинными; например, длина полиэтиленовых реакторов может быть измерена в километрах. Структура может состоять из одиночной трубки или множественных трубок аранжированных параллельно. Это может быть пустая трубка, например, в трубчатых крекинговых печах, или упакованная трубка, заполненная катализаторами в виде частиц для многофазных каталитических реакций, как в реакторе с неподвижным слоем с оболочкой и трубкой. Как правило, когда поток реагентов находится в турбулентном состоянии, отношение длины к диаметру пустой трубки больше 50; для упакованных секций отношение длины к диаметру частиц больше 100 для газов и 200 для жидкостей. Поток материалов может быть аппроксимирован как поток пробки.

Классификация трубчатых реакторов

1 、 Горизонтальные трубчатые реакторы
Эти реакторы производятся путем соединения бесшовных стальных труб с U-образными трубами. Эта конструкция проста в изготовлении и обслуживании. В трубопроводах реакторов высокого давления используются стандартные стальные фланцы с канавкой, сваренные встык, которые выдерживают давление 1600-10 000 кПа. При использовании стальных фланцев линзового типа они могут выдерживать давление до 10 000-20 000 кПа. Например, реакторы из полиэтилена высокого давления могут достигать давления до 280 МПа.

2 、 Вертикальные трубчатые реакторы
Вертикальные трубчатые реакторы используются в таких процессах, как жидкофазное аминирование, жидкофазное гидрирование и жидкофазное окисление. Вертикальные трубчатые реакторы могут быть однопроходными или иметь конструкцию с центральной вставкой.

3 、 Катушка трубчатых реакторов
Это трубчатые реакторы, сформированные в катушки, что делает оборудование компактным и компактным. Однако техническое обслуживание и очистка труб являются относительно сложными.

4 、 U-образные трубчатые реакторы
U-образные трубчатые реакторы имеют пористые перегородки или перемешивающие устройства внутри труб для улучшения процессов тепло-и массообмена. Большой диаметр U-образной трубки обеспечивает более длительное время пребывания материала, что делает его пригодным для реакций с более медленными скоростями реакции.

5. Параллельные трубчатые реакторы с несколькими трубками

Трубчатые реакторы с многотрубной параллельной структурой, как правило, используются для реакций газ-твердая фаза. Например, при производстве винилхлорида газообразный хлористый водород и газообразный ацетилен реагируют в многотрубном параллельном реакторе, заполненном твердофазными катализаторами. Аналогичным образом, при синтезе аммиака смесь азотных и водородных газов реагирует в многотрубном параллельном реакторе, содержащем твердотельный железный катализатор.

6 、 Серия трубчатых реакторов
Несколько трубчатых реакторов могут быть соединены последовательно, например, в процессе производства полипропилена. Схема технологического процесса Spheripol для приготовления полипропилена включает реактор предварительной полимеризации, первый реактор и второй реактор, соединенный последовательно.

Различия между трубчатыми реакторами и перемешанных танковых реакторов

Трубчатые реакторы классифицируются как реакторы с пробковым потоком, тогда как реакторы с перемешивающимися баками являются реакторами с непрерывным перемешиванием (CSTRs). Время пребывания в трубчатых реакторах относительно короткое, в то время как оно больше в реакторах с перемешивающимися баками. С точки зрения удаления реакционного тепла, это более сложно в трубчатых реакторах, тогда как это легче в реакторах с перемешиванием, которые могут иметь внешние оболочки или внутренние катушки. Иногда используется комбинированная система реактора с трубчатым и перемешанным баком, где материал выходит из нижней части реактора с перемешанным баком и течет через внешний контур в трубчатый реактор перед возвращением в реактор с перемешанным баком. ЭкстэПосле трубчатого реактора можно установить охладитель с круговой петлей для контроля температуры. Реактанты поступают через впуск трубчатого реактора или впуск внешнего циркуляционного насоса, и продукт переполнен из верхней части реактора с перемешиванием, тем самым используя оба типа реакторов.

Характеристики трубчатых реакторов

Поскольку время пребывания молекул реагента в реакторе равно, концентрация реагентов и скорость химической реакции в любой точке реактора не меняются со временем, а меняются только в зависимости от длины трубки.

2. Трубчатые реакторы имеют небольшой объем, большую удельная площадь поверхности и большую площадь теплопередачи на единицу объема, что делает их особенно подходящими для реакций со значительными тепловыми эффектами.

3 、 Из-за быстрой реакции и скорости потока в трубчатых реакторах их производственная мощность высока.

4. Трубчатые реакторы подходят для крупномасштабного и непрерывного химического производства.