管式反应器的放大注意事项
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3.1套管传热：
套管一般由钢板焊接而成，它是套在反应器筒体外面能够 形成密封空间的容器，套管内通入载热体进行传热。
3.2套筒传热：
把一系列管束构成的管式反应器放置于套筒内进行传热。
3.3短路电流加热： 将低压的交流电直接通到管壁上，利用短路电流产生的 热量进行高温加热。 3.4烟道气加热：
当反应的温度要求较高时，一般利用煤气，天然气，石油 加工废气或燃料油等燃烧时产生的高温烟道气作为热源通 过辐射传热直接加热管式反应器，可达到生产过程需要的 数高温。四、管式反应器的特点
（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。 （5）和釜式反应器相比较，其返混较小，在流速较低的情 况下，其管内流体流型接近与理想流体。 （6）管式反应器既适用于液相反应，又适用于气相反应。 用于加压反应尤为合适。
二、管式反应器的分类
2.1水平管式反应器
如右图所示为一种进行气相
或均液相反应常用的水平管 式反应器，它由无缝管与U
形管连接而成。这种结构易
于加工制造和检修。
2.2立管式反应器 主要用于液相氨化反应，液相加氢反应，液相氧化反应等 工艺中，它包括单程式立管反应器，和带中心插入管的立 式反应器，有时也将一束立管安装在一个加热套筒内以节 省地面。
dxA rA VR d( A,0 qV ,0cA,0 得
x A dx VR A c A, 0 x A, 0 r qV , 0 A
2、热量衡算式 对于绝热非等温系统，应考虑温度改变对反应速率所 产生的影响。通过热量衡算可以求出如下反应物料的转化 率变化与温度变化的关系：
T T0
y A,0 (H r ) C p ,m
(T ) ad
( x A x A, 0 )
y A,0 (H r ) C p ,m
T T0 (T )ad ( xA xA,0 )
3、动量衡算式 如果物料在管内流动产生较大的压力降时，则应考虑压 强的变化对于化学反应速率的影响。 对于空管，如果位差的影响可以忽略，则用范宁公式计算：
1、物料衡算式
qn, A (qn, A dqn, A ) rA dVR
qn, A (qn, A dqn, A ) rA dVR
qn, A qn, A,0 (1 xA )
上式进行积分得
x A dx VR A x A, 0 r qn , A , 0 A
2.3多管并联管式反应器
2.4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，但检修和清刷管道比较麻烦。
2.5U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，物料停留时间长，可 应用于反应速率较慢的反应。
三、管式反应器传热方式
五、管式反应器放大应注意的问题
1、为了保持反应器内物料的流动状况在放大后与放大前 相同，无论是作层流还是作湍流流动，都应保持两系统 物料流动的雷诺数相等；
注：雷诺数是一种可用来表征流体流动情况的无量纲数， 雷诺数越小意味着粘性力影响越显著，越大意味着惯性力 影响越显著。
2、在保持大小两反应系统几何相似的前提下，应使两反 应系统内物料流动的停留时间分布函数相同； 3. 反应器内物料流动所产生的压强变化与总压相比，如 能忽略不计，则放大后的平均停留时间可用 t V / q 计算；
6
管式反应器放大应注意的问题
一、管式反应器的概念
管式反应器一种呈管状、长径比很大的连续 操作反应器。
这种反应器可以很长，如丙烯二聚的反应器 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。
此外，管式反应器可实现分段温度控制。其主要缺点是，反 应速率很低时所需管道过长，工业上不易实现。
四、管式反应器的数学模型
管式反应器设计的基本内容是:选择合适的反应器型式 ; 确定最佳的工艺条件;计算需要的反应器体积 。设计计算中 所应用的基本方程式是物料衡算式 、热量衡算式。反应过 程如有较大的压力降并影响反应速度时 , 还要加上动量衡算 式 。管式反应器的设计计算也就是上述方程组的求解 。
R
V ,0
4. 对于气相反应，当反应管的管长远大于管径，而产生 的压强变化又影响到反应器的总压强时。除了保证放大 前后两反应系统具有相同的平均停留时间和相同的停留 时间分布函数外，还必须保证压强的变化值相同。要满 足这一要求，则不一定能满足大小两反应系统的几何相 似条件，此时可以暂时不考虑几何相似。
进行一个特定的化学反应 , 采用数学模拟法完成反应器的放 大设计后, 还需结合反应特点通过对反应器的性能进行比较而选 择适宜的反应器型式和操作方式 。比较的依据为 : 第一, 生产能 力 , 即单位时间单位体积反应器所能得到的产物量 , 也就是在得 到同等产物量时所需反应器体积大小的比较 。第二, 反应的选择 性 , 即主副反应产物的比例 。副产物的多少影响着原料的消耗量、 分离流程的选择及分离设备的大小 , 因此应选择能提高主反应产 物的操作方式。反应的选择性往往是复杂反应的主要矛盾 , 采用 数学模拟法可使这一反复过程变得相对简单些 。 必须指出 , 采用数学模拟法并不是说可以完全脱离实验数据, 相反 , 它需要更为精确的实验数据验证模拟计算过程和结果正确 性, 只是需要的实验量较小 , 可大大节省人力物力财力。
22立管式反应器主要用于液相氨化反应液相加氢反应液相氧化反应等工艺中它包括单程式立管反应器和带中心插入管的立式反应器有时也将一束立管安装在一个加热套筒内以节省地面
管式反应器的放大注意事项
1
管式反应器的概念
2
管式反应器的分类
3
管式反应器传热方式
Lorem ipsum
4
管式反应器的特点
5
管式反应器的数学模型
dp u 2 du 2 f u dZ d dZ
在空管内物料呈层流运动时：
16 f Re
在空管内物料呈湍流运动时： f 0.046Re 0.2 式中，f是摩擦因子，Re是雷诺数
综上所述，管式反应器的计算，如：
（1）为恒温系统而反应系统压强变化很小时，只用物料 衡算式计算即可； （2）为变温系统，则用物料衡算式和热量衡算式联立求 解； （3）反应管很长，阻力损失较大，以致产生不可忽略的 压强变化，则应将物料衡算式、热量衡算式和动量衡算 式联立求解。
THANKS
套管一般由钢板焊接而成，它是套在反应器筒体外面能够 形成密封空间的容器，套管内通入载热体进行传热。
3.2套筒传热：
把一系列管束构成的管式反应器放置于套筒内进行传热。
3.3短路电流加热： 将低压的交流电直接通到管壁上，利用短路电流产生的 热量进行高温加热。 3.4烟道气加热：
当反应的温度要求较高时，一般利用煤气，天然气，石油 加工废气或燃料油等燃烧时产生的高温烟道气作为热源通 过辐射传热直接加热管式反应器，可达到生产过程需要的 数高温。四、管式反应器的特点
（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。 （5）和釜式反应器相比较，其返混较小，在流速较低的情 况下，其管内流体流型接近与理想流体。 （6）管式反应器既适用于液相反应，又适用于气相反应。 用于加压反应尤为合适。
二、管式反应器的分类
2.1水平管式反应器
如右图所示为一种进行气相
或均液相反应常用的水平管 式反应器，它由无缝管与U
形管连接而成。这种结构易
于加工制造和检修。
2.2立管式反应器 主要用于液相氨化反应，液相加氢反应，液相氧化反应等 工艺中，它包括单程式立管反应器，和带中心插入管的立 式反应器，有时也将一束立管安装在一个加热套筒内以节 省地面。
dxA rA VR d( A,0 qV ,0cA,0 得
x A dx VR A c A, 0 x A, 0 r qV , 0 A
2、热量衡算式 对于绝热非等温系统，应考虑温度改变对反应速率所 产生的影响。通过热量衡算可以求出如下反应物料的转化 率变化与温度变化的关系：
T T0
y A,0 (H r ) C p ,m
(T ) ad
( x A x A, 0 )
y A,0 (H r ) C p ,m
T T0 (T )ad ( xA xA,0 )
3、动量衡算式 如果物料在管内流动产生较大的压力降时，则应考虑压 强的变化对于化学反应速率的影响。 对于空管，如果位差的影响可以忽略，则用范宁公式计算：
1、物料衡算式
qn, A (qn, A dqn, A ) rA dVR
qn, A (qn, A dqn, A ) rA dVR
qn, A qn, A,0 (1 xA )
上式进行积分得
x A dx VR A x A, 0 r qn , A , 0 A
2.3多管并联管式反应器
2.4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，但检修和清刷管道比较麻烦。
2.5U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，物料停留时间长，可 应用于反应速率较慢的反应。
三、管式反应器传热方式
五、管式反应器放大应注意的问题
1、为了保持反应器内物料的流动状况在放大后与放大前 相同，无论是作层流还是作湍流流动，都应保持两系统 物料流动的雷诺数相等；
注：雷诺数是一种可用来表征流体流动情况的无量纲数， 雷诺数越小意味着粘性力影响越显著，越大意味着惯性力 影响越显著。
2、在保持大小两反应系统几何相似的前提下，应使两反 应系统内物料流动的停留时间分布函数相同； 3. 反应器内物料流动所产生的压强变化与总压相比，如 能忽略不计，则放大后的平均停留时间可用 t V / q 计算；
6
管式反应器放大应注意的问题
一、管式反应器的概念
管式反应器一种呈管状、长径比很大的连续 操作反应器。
这种反应器可以很长，如丙烯二聚的反应器 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。
此外，管式反应器可实现分段温度控制。其主要缺点是，反 应速率很低时所需管道过长，工业上不易实现。
四、管式反应器的数学模型
管式反应器设计的基本内容是:选择合适的反应器型式 ; 确定最佳的工艺条件;计算需要的反应器体积 。设计计算中 所应用的基本方程式是物料衡算式 、热量衡算式。反应过 程如有较大的压力降并影响反应速度时 , 还要加上动量衡算 式 。管式反应器的设计计算也就是上述方程组的求解 。
R
V ,0
4. 对于气相反应，当反应管的管长远大于管径，而产生 的压强变化又影响到反应器的总压强时。除了保证放大 前后两反应系统具有相同的平均停留时间和相同的停留 时间分布函数外，还必须保证压强的变化值相同。要满 足这一要求，则不一定能满足大小两反应系统的几何相 似条件，此时可以暂时不考虑几何相似。
进行一个特定的化学反应 , 采用数学模拟法完成反应器的放 大设计后, 还需结合反应特点通过对反应器的性能进行比较而选 择适宜的反应器型式和操作方式 。比较的依据为 : 第一, 生产能 力 , 即单位时间单位体积反应器所能得到的产物量 , 也就是在得 到同等产物量时所需反应器体积大小的比较 。第二, 反应的选择 性 , 即主副反应产物的比例 。副产物的多少影响着原料的消耗量、 分离流程的选择及分离设备的大小 , 因此应选择能提高主反应产 物的操作方式。反应的选择性往往是复杂反应的主要矛盾 , 采用 数学模拟法可使这一反复过程变得相对简单些 。 必须指出 , 采用数学模拟法并不是说可以完全脱离实验数据, 相反 , 它需要更为精确的实验数据验证模拟计算过程和结果正确 性, 只是需要的实验量较小 , 可大大节省人力物力财力。
22立管式反应器主要用于液相氨化反应液相加氢反应液相氧化反应等工艺中它包括单程式立管反应器和带中心插入管的立式反应器有时也将一束立管安装在一个加热套筒内以节省地面
管式反应器的放大注意事项
1
管式反应器的概念
2
管式反应器的分类
3
管式反应器传热方式
Lorem ipsum
4
管式反应器的特点
5
管式反应器的数学模型
dp u 2 du 2 f u dZ d dZ
在空管内物料呈层流运动时：
16 f Re
在空管内物料呈湍流运动时： f 0.046Re 0.2 式中，f是摩擦因子，Re是雷诺数
综上所述，管式反应器的计算，如：
（1）为恒温系统而反应系统压强变化很小时，只用物料 衡算式计算即可； （2）为变温系统，则用物料衡算式和热量衡算式联立求 解； （3）反应管很长，阻力损失较大，以致产生不可忽略的 压强变化，则应将物料衡算式、热量衡算式和动量衡算 式联立求解。
THANKS