管式反应器介绍
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，如聚乙烯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。
01 管式反应器分类
1、 水平管式反应器
由无缝钢管与U形管连接而成。这种结构易于加工制造和检修。高压反应管道的连接采用标准槽对焊钢法兰，可承受1600-10000kPa压力。如用透镜面钢法兰，承受压力可达10000-20000kPa。如高压聚乙烯反应压力可达280MPa。
2、 立管式反应器
立管式反应器被应用于液相氨化反应、液相加氢反应、液相氧化反应等工艺中。立管式反应器有单程式、中心插管式等。
3、盘管式反应器
将管式反应器做成盘管的形式，设备紧凑，节省空间。但检修和清洗管道比较困难。
4、U形管式反应器
U形管式反应器的管内设有多孔挡板或搅拌装置，以强化传热与传质过程。U形管的直径大，物料停留时间较长，可应用于反应速率较慢的反应。
5、多管并联管式反应器
多管并联结构的管式反应器一般用于气固相反应，例如气相氯化氢和乙炔在多管并联装有固相催化剂的反应器中反应制氯乙烯，气相氮和氢混合物在多管并联装有固相铁催化剂的反应器中合成氨。
多个管式反应器串联在一起，例如聚丙烯生产工艺，下图为Spheripol工艺制备聚丙烯的流程简图，由预聚反应器、第一反应器、第二反应器串联在一起。
02 管式反应器与釜式反应器的差异
管式反应器属于平推流反应器，釜式反应器属于全混流反应器，管式反应器的停留时间要短一些，而釜式反应器停留时间较长。
从移走反应热来说，管式反应器要难一些，而釜式反应器要容易一些，可以在釜外设夹套或釜内设盘管，有时可以考虑管式加釜的混合反应，即釜式反应器底部出口物料通过外循环进入管式反应器在返回釜式反应器，可以在管式反应器后设置外循环冷却器来控制温度，反应原料从管式反应器的进口或外循环泵的进口进入，反应完成后的物料从釜式反应器的上部溢流出来，这样两种反应器都用了进去。
03 管式反应器特点
1、由于反应物的分子在反应器内停留时间相等，所以在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、管式反应器具有容积小、比表面大、单位容积的传热面积大，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反应速度快、流速快，所以它的生产能力高。
4、管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。
