管式反应装置一般由许多水平盘管上下重叠串联而成。管式反应装置是一种呈管状、长径比比较大的连续操作管式反应装置。管式反应装置可以比较长,例如,丙烯二聚的管式反应装置管长以公里计。管式反应装置有以下几个特点:反应物分子在管式反应装置内的停留时间相等,在管式反应装置内任何一点上的反应物浓度和化学反应速率都不随时间而变化,只随管长变化;管式反应装置具有容积小、比表面积大等特点,换热效率高,安全性高,特别适用于热效应较大的反应;管式反应装置属于平推流管式反应装置,相比于釜式管式反应装置,管式反应装置的物料返混较小,在流速较低的情况下,其管内流体流型接近于理想流体。固定床管式反应装置的操作要严格遵循要求。南通环管道式反应装置
管式反应装置的适用场合立管式反应装置立管式反应装置包括单程式立管式反应装置、中心插入管式立管式反应装置、夹套式立管式反应装置,其特性是将一束立管装置在一个加热套筒内,以俭省空中。立管式反应装置被应用于液相氨化反响、液相加氢反响、液相氧化反响工艺中。管式反应装置具有的优点:返混少。开停车时要检查管子伸缩是否受到约束,位移是否正常。除直管支架处碟形弹簧垫圈不应卡死外,弯管支座的固定螺栓也不应该压紧,以防止管式反应装置伸缩时的正常位移受到阻碍。温州石墨管道式反应器管式反应器的特点:抗腐蚀强。
相同的平均停留时间和停留时间分布函数外,还需要保证压力变化相同。为了满足这个要求,大小反应体系的几何相似条件可能不满足,几何相似性可能暂时不考虑。管式反应器的放大主要目标是保持可接受的产品质量。理想情况下,这意味着在一个大型工厂和一个试验工厂生产完全相同的产品。为此,可能需要改变中试装置的操作条件,并且中试装置中生产的产品可以在放大过程中复制。有三种概念上不同的方法来提高管式反应器的生产能力:(1)并联添加相同的反应器。换热器的管道设计是提高生产能力的一种常见且经济的方法。(2)让管子变长。增加管道长度不是增加生产能力的常用方法,但也比较有用。(3)增大管径,保持恒定压降或按几何相似规则放大。几何相似性意味着子管保持相同的长径比L/dt。对于恒压降的放大,如果流体是湍流,长宽比会减小。
管式反应器在硝酸铵生产中的优点:(1)管式反应器在硝酸通过喷嘴结尾雾化能与气氨充分混合,氨酸的转化率高。同时产生了大量可循环利用的蒸汽减少了锅炉蒸汽的消耗节约了成本。(2)硝铵易爆,安全问题不容忽视。纯硝铵溶液比较少有爆裂的危险,除非其被加热到300~C以上,然而,当大容量酸l生的硝酸溶液保持长时间时,分解的危险性非常大。但用管式反应器时,反应容积比较小,停留时间短,实际上消除了分解的危险。(3)管式反应器的优点是容积小,开车后能迅速达到稳定状态,开停车速度快,能实现自动化操作。(4)管式反应器的特点是设备简单,投资和维护费用较少,本厂自硝铵原始开车两年以来,管式反应器只检修两次。(5)管式反应器体积小,硝铵溶液停留时间短,反应速度快,在保证产品质量的同时提高了硝铵的产量。(6)管式反应器可以避开压力管道和压力容器,避免反应釜因检查经常拆装,造成泄漏的风险。管式反应装置结构包括集气室与防焦板、汽提段、壳体、内部设备的旋风别离器、进料弯管与散布板等部件组成。
管式反应器的工艺是氨与60%的硝酸反应生成硝酸铵,应用喷射器原理,液体硝酸高速通过喷嘴,成为高分散的流体与气铵在混合室内快速进行化学反应,生成硝酸铵和水,反应放出大量的热,将水分蒸发成水蒸气,保持反应管内温度在150度到200度,管内销铵,未反应的铵和水蒸汽三者以高揣流泡沫状的液体形式流动,出混合室后进入反应管继续反应,结尾以泡沫态推至分离器,在分离器里硝铵和水蒸汽分离,分离后的水蒸汽进洗涤器,回收蒸汽中夹带的硝铵,蒸汽去销铵蒸发器。从反应管出来的销铵浓度理论上可达87%左右,因回收一部分销铵稀溶液,故出分离器的硝铵浓度78%左右,然后去销铵蒸发器进一步浓缩至所需浓度,生产产品为多孔硝铵或工业普通硝铵。管式反应装置集气室与防焦板集气室为了对壳体上设备的旋风别离器出口的气体均集中于集气室里排出。温州石墨管道式反应器
管式反应器要使其发挥应有的优良性能,正确设计和选型是关键键。南通环管道式反应装置
固定床管式反应器有三种基本形式:①轴向绝热式固定床管式反应器。流体沿轴向自上而下面流经床层,床层同外界无热交换。②径向绝热式固定床管式反应器。流体沿径向流过床层,可采用离心流动或向心流动,床层同外界无热交换。径向反应器与轴向反应器相比,流体流动的距离较短,流道截面积较大,流体的压力降较小。但径向反应器的结构较轴向反应器复杂。以上两种形式都属绝热反应器,适用于反应热效应不大,或反应系统能承受绝热条件下由反应热效应引起的温度变化的场合。③列管式固定床管式反应器由多根反应管并联构成。管内或管间置催化剂,载热体流经管间或管内进行加热或冷却,管径通常在25~50mm之间,管数可多达上万根。列管式固定床管式反应器适用于反应热效应较大的反应。此外,尚有由上述基本形式串联组合而成的反应器,称为多级固定床管式反应器。例如:当反应热效应大或需分段控制温度时,可将多个绝热反应器串联成多级绝热式固定床管式反应器,反应器之间设换热器或补充物料以调节温度,以便在接近于较佳温度条件下操作。南通环管道式反应装置
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