環(huán)管反應(yīng)器的案例
這根管有點長，超級化工裝備，震撼來襲！
天華院承制的2X60萬噸/年聚丙烯裝置環(huán)管反應(yīng)器
不過，在天華院的干燥設(shè)備家族中，這還不算什么大家伙。
2011年9月，由天華院自主研制的粗對苯二甲酸/精對苯二甲酸(CTA／PTA)蒸汽回轉(zhuǎn)大型干燥機組在南京生產(chǎn)基地成功下線并于同年實現(xiàn)投產(chǎn)。它由2臺直徑4.2米、2臺直徑4.5米和1臺直徑4.8米干燥機組成，年產(chǎn)能達400萬噸，是當(dāng)時世界規(guī)模最大、單線產(chǎn)能最大、制造難度最大的干燥機組。
天華院研制的大型蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機
近年來，天華院持續(xù)創(chuàng)新，自主研制的干燥技術(shù)產(chǎn)品已從單一的干燥器、汽蒸器擴展到共聚反應(yīng)器、丙烯乙烯丁烯精制單元、旋風(fēng)分離器、環(huán)管反應(yīng)器、聚合反應(yīng)器、臥式反應(yīng)器、丙烷脫氫反應(yīng)器、立式活化爐、旋風(fēng)分離器、脫氣 倉、攪拌設(shè)備、料倉等數(shù)十種設(shè)備，在業(yè)內(nèi)獨樹一幟。在許多石化/化工生產(chǎn)大型裝置中，都能看到它們的身影。
展開 PPT│加氫反應(yīng)器和催化裂化反應(yīng)器詳細介紹
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SDS反應(yīng)器采用內(nèi)外套筒式，以增加煙氣及小蘇打在管道中的混合時間，CFD模擬分析SDS反應(yīng)器內(nèi)小蘇打顆粒的分布狀態(tài) ￥20
本案例為鈉基干法脫硫+布袋除塵器工藝，袋除塵器前設(shè)置SDS反應(yīng)器，反應(yīng)器采用內(nèi)外套筒式，以增加煙氣及小蘇打在管道中的混合時間；靜態(tài)混合器分螺旋葉片式：在煙道內(nèi)安裝固定螺旋葉片，強制煙氣產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動，延長停留時間（可增加0.5~2秒），適用于中小流速（8~15m/s）。優(yōu)化參數(shù)一般為：葉片傾角（30°~60°）、葉片數(shù)量（3~6片）、重疊率（20%~40%）。擋板式：交錯布置的垂直擋板形成湍流區(qū)，混合效率提升30%~50%，但壓降增加約200~800Pa。
現(xiàn)通過CFD模擬分析SDS反應(yīng)器內(nèi)小蘇打顆粒的分布狀態(tài)，添加擋板式的擾流措施來確保小蘇打又好又快地與煙氣混合均勻。
計算模型及邊界條件
1模型建立
按照反應(yīng)器所提供圖紙大小以1：1建立三維模型，模型如下：
圖1 反應(yīng)器模型
圖中in-a~in-d分別為4的小蘇打顆粒分布監(jiān)測面。
2 邊界條件
計算參數(shù)如下，總煙氣量為1122598m3/h，煙氣溫度為205℃。進口邊界條件為速度進口，進口速度為15.89m/s；小蘇打噴射點工況流量為2667m3/h，進口速度為47.19m/s，小蘇打粉量400kg/h；出口邊界條件為壓力出口，壓力值為0Pa。湍流模型采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型，壁面函數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)，固壁面設(shè)置為無滑移壁面。
展開 連續(xù)流微反應(yīng)器的3種反應(yīng)類型
微反應(yīng)器的使用是基于熱量的突然產(chǎn)生(催化作用)的要求。
芳香胺和雙乙烯酮在一個管式反應(yīng)器中，真實情況下經(jīng)過乙酰化，并通過電腦模擬得出測量的熱密度，用于停留時間和轉(zhuǎn)換的功能報告中。反應(yīng)的半衰期約為1.5sec，所以主要分布在動力情況中(B型反應(yīng))，二階反應(yīng)說明了大部分的熱密度都分布在反應(yīng)的初始時期，在這種情況下，小的傳統(tǒng)管(直徑3㎜)無法提取足夠的建立在流體力學(xué)(Tr)和導(dǎo)熱液之間的熱量和溫度梯度。反應(yīng)初期需要使用微反應(yīng)器，然而一旦最初的熱密度被消耗(99%的轉(zhuǎn)換耗時154sec)，便可使用常規(guī)的(非微型)停留時間模塊。以下參數(shù)可用于仿真模擬：傳熱系數(shù)500w/㎡/k，流體熱容量2kJ/kg/k，二階動力學(xué)常數(shù)0.363l/mol/s，焓180kJ/mol，雙乙烯酮與胺濃度15%，傳熱流體在25℃恒溫時，未考慮活化能。
對于A型與B型反應(yīng)來說，需要一個微反應(yīng)器以實現(xiàn)有效的連續(xù)生產(chǎn)(至少有較大的絕熱溫升)。實際上，應(yīng)用微反應(yīng)器的主要動力之一就是其較強的局部熱發(fā)生，也就是較高的熱密度(單位w/l，瓦特每升，見圖2)。間歇反應(yīng)器中較高的局部熱密度通常會轉(zhuǎn)化為局部溫度梯度，這將降低選擇性。帶有集成熱交換性能的微反應(yīng)器可以解決此問題。
除反應(yīng)動力學(xué)外，需要考慮連續(xù)過程的另一因素是所涉及的不同相態(tài)(固-液-氣)。在研究的反應(yīng)中，高于60%的反應(yīng)中存在固體，作反應(yīng)試劑、催化劑或產(chǎn)品用。根據(jù)龍沙的經(jīng)驗，當(dāng)前使用的微反應(yīng)器在處理固體時效果較差。到目前為止，多用途的微反應(yīng)器還局限于均相反應(yīng)，且在一定程度上局限于氣-液和液-液反應(yīng)。這個聲明對微反應(yīng)器設(shè)備的廣泛應(yīng)用非常重要。當(dāng)考慮多種相態(tài)并將涉及固體的反應(yīng)排除后，微反應(yīng)器技術(shù)的可候選數(shù)量將顯著減少。因此，與反應(yīng)容器有關(guān)的各種用途仍然是間歇生產(chǎn)的一項重要優(yōu)勢。
展開 
從反應(yīng)流程、反應(yīng)器、換熱器和加熱爐，看懂加氫裝置大型化發(fā)展趨勢
04
反應(yīng)器、高壓換熱器受限的工藝流程設(shè)計
大型化過程中，若反應(yīng)器、反應(yīng)流出物高壓換熱器受限，可采用的工藝流程示意見下圖。
上圖為反應(yīng)部分兩系列的加氫裂化工藝流程示意，僅對反應(yīng)器、反應(yīng)流出物高壓換熱器受限部分采用兩系列，其余全部合并，反應(yīng)加熱爐采用兩爐膛布置，但共用爐體、空氣預(yù)熱和煙道氣系統(tǒng)。
05
反應(yīng)流出物高壓換熱器受限的工藝流程設(shè)計
大型化過程中，若反應(yīng)流出物高壓換熱器受限，可采用的工藝流程示意見下圖。
上圖為兩系列換熱器的反應(yīng)部分加氫裂化工藝流程示意，兩系列高壓換熱器的反應(yīng)流出物側(cè)需嚴(yán)格按照對稱流程設(shè)計布置，原料油和氫氣分別采用調(diào)節(jié)閥控制。
提問
加氫反應(yīng)器、高壓換熱器、加熱爐的大型化進展又有哪些呢？
裝置大型化，需要更大尺寸設(shè)備來滿足裝置需要，但受設(shè)備設(shè)計方法、材料、制造、運輸、吊裝等限制，不同年份的最大設(shè)備尺寸不同；新技術(shù)的應(yīng)用，可縮小受限設(shè)備尺寸或?qū)⑹芟拊O(shè)備改進為不受限設(shè)備；采用新設(shè)計方法、新材料、新制造技術(shù)又可減少設(shè)備重量，實現(xiàn)大型設(shè)備的輕量化。
01
反應(yīng)器
下表列出了加氫裝置在不同年代投用的最重、直徑最大或最厚反應(yīng)器情況。
反應(yīng)器大型化的同時，必然通過采用高強鋼種、提高材料許用應(yīng)力、實施新工藝等途徑實現(xiàn)設(shè)備輕量化。大型化反應(yīng)器配套的內(nèi)構(gòu)件是裝置長周期穩(wěn)定運行、最大限度發(fā)揮催化劑性能的重要因素，也是反應(yīng)器大型化成功的重要因素之一。
展開 化學(xué)反應(yīng)工程及理想流動反應(yīng)器PPT
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化學(xué)反應(yīng)工程第四章均相理想流動反應(yīng)器
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化學(xué)反應(yīng)工程第四章均相理想流動反應(yīng)器
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中石化PPT│化工反應(yīng)過程之固定床反應(yīng)器詳細解讀
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反應(yīng)器的基礎(chǔ)知識
管式反應(yīng)器按照結(jié)構(gòu)可分為
（1）水平管式反應(yīng)器 水平管式反應(yīng)器由無縫鋼管與U形管或法蘭連接而成，其特點是制造簡單、維修方便，能承受較高的壓力。
（2）立管式反應(yīng)器 立管式反應(yīng)器在工業(yè)生產(chǎn)中使用廣泛，目前在液相氨化、液相加氫、液相氧化等反應(yīng)中都有應(yīng)用。它包括單程式立管反應(yīng)器和多程式立管反應(yīng)器。
（3）盤管式反應(yīng)器 盤管式反應(yīng)器將管式反應(yīng)器做成水平盤管的形狀，設(shè)備緊湊、節(jié)省空間，但不利于檢修維護和管道清洗。
（4）U形管反應(yīng)器 U形管反應(yīng)器的管內(nèi)設(shè)有多孔擋板或攪拌裝置，以強化傳熱與傳質(zhì)過程。U形管反應(yīng)器的管路直徑大，物料停留時間長，可應(yīng)用于反應(yīng)速率較慢的化學(xué)反應(yīng)。如帶多孔擋板的U形管反應(yīng)器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于己內(nèi)酰胺的聚合反應(yīng)。帶攪拌的U形管反應(yīng)器適用于非均相反應(yīng)或液固相懸浮反應(yīng)，如甲苯連續(xù)硝化和蒽醌連續(xù)磺化等反應(yīng)類型。
（5）多管并聯(lián)式反應(yīng)器 由于管式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)比較靈活，在工業(yè)生產(chǎn)中為滿足不同工藝的生產(chǎn)需要，經(jīng)常采用多管并聯(lián)結(jié)構(gòu)的管式反應(yīng)器。如氣相氯化氫和乙炔在多管并聯(lián)裝有固相催化劑的反應(yīng)器中反應(yīng)制備氯乙烯，氣相氮和氫氣混合物在多管并聯(lián)裝有固相催化劑的反應(yīng)器中合成氨。
塔式反應(yīng)器
塔式反應(yīng)器除廣泛用于精餾、吸收、萃取等工藝外，還可用作反應(yīng)器進行化學(xué)反應(yīng)，如加氫、磺化、鹵化等。常見的塔式反應(yīng)器主要分為以下幾種∶
（1）填料塔反應(yīng)器 填料塔反應(yīng)器主要用于氣液相參與的化學(xué)反應(yīng)，是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相傳質(zhì)的設(shè)備。
展開 [反應(yīng)攪拌器].
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[管式反應(yīng)器.]
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反應(yīng)釜攪拌器的分類與選型
攪拌器是反應(yīng)釜關(guān)鍵部件之一，根據(jù)釜內(nèi)不同介質(zhì)的物理學(xué)性質(zhì)、容量、攪拌目的等選擇相應(yīng)的攪拌器，對促進化學(xué)反應(yīng)速度、提高生產(chǎn)效率能起到很大的作用。
掌握攪拌器的分類及適用場合有助于選擇合適的攪拌器，達到更好的反應(yīng)效果，跟小七學(xué)起來吧！
反 應(yīng) 釜 的 應(yīng) 用
反應(yīng)釜是廣泛應(yīng)用于石油、化工、橡膠、農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥、食品，用來完成硫化、硝化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過程的壓力容器。
反 應(yīng) 釜 的 組 成
反應(yīng)釜由釜體、釜蓋、夾套、攪拌器、傳動裝置、軸封裝置、支承等組成。
1
反應(yīng)釜的殼體
殼體由圓形筒體，上蓋、下封頭構(gòu)成。上蓋與筒體聯(lián)接有兩種方法，，一種是蓋子與筒體直接焊死構(gòu)成一個整體;另一種形式是考慮拆卸方便，可用法蘭聯(lián)接。上蓋開有人孔、手孔和工藝接管等。
2
反應(yīng)釜的攪拌裝置
在反應(yīng)釜中，為加快反應(yīng)速度、加強混合及強化傳質(zhì)或傳熱效果等，反應(yīng)釜一般都裝有攪拌裝置。它由攪拌器和攪拌軸組成，用聯(lián)軸器與傳動裝置連成一體。
展開 [反應(yīng)攪拌器].
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在 COMSOL 中分析管式反應(yīng)器
管式反應(yīng)器是化工行業(yè)中經(jīng)常使用的一種設(shè)備，用于幫助進行連續(xù)大規(guī)模的生產(chǎn)。通過模擬管式反應(yīng)器的解離過程，可以對這些設(shè)備進行準(zhǔn)確分析。在這篇文章中，我們通過對反應(yīng)器等溫和非等溫情況下的模擬研究的比較，展示了 COMSOL 化學(xué)反應(yīng)工程模塊的許多有用功能。您也可以在自己的仿真中使用這些功能。
管式反應(yīng)器：化學(xué)工業(yè)中的一種常見設(shè)備
如果你觀察過管式反應(yīng)器的內(nèi)部，就會發(fā)現(xiàn)反應(yīng)物在高速流動并不斷進行反應(yīng)。這些反應(yīng)物在管道內(nèi)移動的過程中被轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。由于生產(chǎn)過程是連續(xù)的，這些設(shè)備通常可以有效地幫助化學(xué)和石油工業(yè)進行規(guī)模生產(chǎn)。
此外，管式反應(yīng)器還被用在其他領(lǐng)域應(yīng)用中，如發(fā)電廠和發(fā)動機的焚燒工藝中的廢氣處理。這種類型的反應(yīng)器甚至可以用作藥物的提純，生產(chǎn)出價格更低的藥品。
一個管式反應(yīng)器模型
為了設(shè)計出能有效地生產(chǎn)出盡可能多的產(chǎn)品的管式反應(yīng)器，我們可以選擇多物理場仿真進行分析。本文，我們將使用 COMSOL Multiphysics 多物理場仿真軟件建立一個精確的反應(yīng)器模型來研究氣相解離過程。在下一節(jié)，我們將分享一個用化學(xué)反應(yīng)工程模塊建模的例子。示例中用來求解這個模型的許多關(guān)鍵技術(shù)都可以應(yīng)用在其他化學(xué)反應(yīng)工程模擬中。
模擬解離過程
我們從一個旋轉(zhuǎn)對稱的模型開始對管式反應(yīng)器進行分析。由于反應(yīng)器的形狀規(guī)則，因此模型使用了一個映射或結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格。模型中使用了層流 和濃物質(zhì)傳遞 接口，并設(shè)置了相關(guān)邊界條件。
使用這個模型我們能夠重點研究氣相解離過程。在這個過程中，A 物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)并形成產(chǎn)物 B。每 1 摩爾 A 反應(yīng)后會產(chǎn)生 2 摩爾 B，使混合氣體的體積發(fā)生膨脹。由于密度的變化，當(dāng)混合物在反應(yīng)器中移動時，氣體的速度會增加，這種情況我們可以用可壓縮的納維-斯托克斯方程來模擬。
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