一、化学反应器的分类

化学反应种类繁多，性质各异。化学反应器是化工生产的心脏部分，它们往往具有相差甚远的构形和尺寸，如窑炉、锅炉、釜、塔、混合器、高炉、回转窑等，实现化学反应为其共同点，在反应的同时还伴随着温度的变化，所以反应器内还装设一些加热或冷却装置，为了加速反应或使反应均匀，还装设催化剂筐或搅拌器等。反应器的类型繁多，根据不同的特性，可以有不同的分类方法。

（一）按反应物料的相态分类

反应器可分为单（均）相反应器和多（复）相反应器，后者也称为非均相反应器。单相可分为单一气相或单一液相，多相可分为液液相、气液相、气固相、液固相和气固液三相，也可能是两种以上流体相和固体相的反应、固体相之间的反应。

（二）按反应器的结构形式分类

反应器按照结构形式可分为管式、釜式、塔式、固定床和流化床等。管式反应器主要应用于快速的气相和液相反应，对有压力或超高压力的反应尤为适用，轻油裂解、高压聚乙烯等生产适用的结构形式就是管式反应器。釜式反应器是化工生产中使用最广泛的一种反应器形式，例如苯的硝化、氯乙烯聚合、顺丁橡胶聚合等生产适用的结构形式就是反应釜。氨合成、二氧化硫氧化等生产适用的结构形式是固定床反应器。

（三）按操作方式分类

反应器按生产操作方式可分为间歇反应器、连续反应器、半连续（或半间歇）反应器。

间歇反应器的特点是将进行反应所需的原料一次装入反应器，然后进行反应，反应器为一封闭系统，经一定时间后达到所要求的反应程度便全部卸出反应产物。它适用于反应速率慢的化学反应及产量小的化学品生产过程。连续反应器的特点是连续地将原料输入反应器， 反应器为一开放系统，反应产物也连续地从反应器流出，大规模工业生产中的反应器大都是采用连续操作。半连续反应器的特点是原料和产物中只要有一种为连续输入或输出，而其余为分批加入或取出，均属于半连续或半间歇反应器，管式、釜式、塔式反应器都有采用半连续操作的。

根据反应器结构原理的特点划分，常见化学反应器的形式如图2.1所示，反应器的形式与特性见表2.1。

1.釜式反应器

釜式反应器也称反应釜或槽型反应器，其结构如图2.2所示。它主要由搅拌器、罐体、夹套、压出管、人孔、轴封、传动装置和支座等部分构成。

釜式反应器在有机化工生产和精细化工生产中应用十分广泛。不但用于酯化反应、皂化反应这样的均相反应，而且也广泛用于除气相反应以外的几乎所有的反应，如液相、液液相、液固相、气液固相反应等。

2.管式反应器

管式反应器较多用于连续反应，有单管和多管之分，多管中又有多管平行连接和多管串联连接两种形式。几种典型的管式反应器如图2.3所示。管式反应器广泛应用于气相、液相反应，例如石油烃裂解制乙烯、丙烯，氯乙烯合成、环氧乙烷合成等生产。

3.塔式反应器

塔设备除了广泛应用于精馏、吸收、解吸和萃取外，还可作为反应器应用于气液相反应。常见的有板式塔、填料塔、喷雾塔和鼓泡塔。板式塔和填料塔主要用于两种流体相反应的过程，如气液相反应和液液相反应。喷雾塔主要用于气液相反应，它使液体成雾滴状分散于气体中。鼓泡塔也是一种塔式反应器，气体以气泡的形式通过液层，用以进行气液相反应。如图2.4所示为设有挡板、塔外循环管和换热器的鼓泡塔。

4.固定床反应器

固定床反应器的特点为反应器内填充有固定不动的固体催化剂颗粒或固体反应物，在流体通过时静止不动，主要用于气固相催化反应。固定床反应器结构简单，需要的辅助设备少，操作容易，应用广泛。按反应中是否与外界有热量交换可以划分为绝热式和换热式两大类。如图2.5所示为绝热式固定床催化反应器和换热式固定床催化反应器。

5.流化床反应器

流体自下而上通过固体颗粒床层，到流体速度增加到一定程度时，颗粒被流体托起作悬浮运动，这种现象叫固体流态化。利用流态化技术进行化学反应的装置叫流化床反应器。流

化床反应器在工业中的应用可分为催化过程和非催化过程两大类。催化裂化是利用流化床反应器的规模最大的工业生产过程，矿物加工为非催化反应过程，如硫铁矿焙烧、石灰石焙烧等。图2.6所示为制取环氧乙烷的流化床反应器和工业石灰石煅烧炉。

6.移动床反应器

移动床反应器也是一种有固体颗粒参与的反应器，与固定床反应器的不同之处是固体颗粒边反应边整体移动位置。如固体颗粒为催化剂，则用提升装置将其输送至反应器顶部后返回反应器内。反应流体与颗粒成逆流，此种反应器适用于催化剂需要连续进行再生的催化反应过程和固相加工反应。如图2.7所示为移动床反应器。

7.滴流床反应器

从某种意义上说，这种反应器也属于固定床反应器，当两股流体并流向下通过固定在反应器内的固体催化剂层时，称为滴流床（又叫涓流床）反应器，用于使用固体催化剂的气液相反应。如图2.8所示为重油加氢滴流床反应器。