1、第四章 化学制药反应设备 制药设备及技术制药设备及技术第四章第四章 化学制药反应设备化学制药反应设备23 化学制药反应设备又称化学反应器，是制药过化学制药反应设备又称化学反应器，是制药过程的核心设备，它的作用是：通过对参加反应的程的核心设备，它的作用是：通过对参加反应的介质充分搅拌，使物料混合均匀；强化传热效果介质充分搅拌，使物料混合均匀；强化传热效果和相间传质；使气体在液相中作均匀分散；使固和相间传质；使气体在液相中作均匀分散；使固体颗粒在液相中均匀悬浮；使不相容的另一液相体颗粒在液相中均匀悬浮；使不相容的另一液相均匀悬浮或充分乳化。混合的快慢、均匀程度和均匀悬浮或充分乳化。混合的快慢、均匀
2、程度和传热情况的好坏，都会影响反应结果。传热情况的好坏，都会影响反应结果。第四章第四章 化学制药反应设备化学制药反应设备 化学制药生产过程中，为了保证反应设备安全可靠、化学制药生产过程中，为了保证反应设备安全可靠、经济合理地运行，需满足以下要求：经济合理地运行，需满足以下要求：（1 1）结构上要保证物料能均匀分布，有良好接触、充分）结构上要保证物料能均匀分布，有良好接触、充分混合的空间，无短路与死角现象，且压降小，以获得较高混合的空间，无短路与死角现象，且压降小，以获得较高的反应速度，提高其生产能力。的反应速度，提高其生产能力。（2 2）合理设置换热装置，使反应物能维持适宜的反应温）合理设置换
3、热装置，使反应物能维持适宜的反应温度。度。（3 3）反应设备的筒体材料有足够的机械强度、耐高温蠕）反应设备的筒体材料有足够的机械强度、耐高温蠕变性能、抗腐蚀性能、良好加工性能和经济性等，保证设变性能、抗腐蚀性能、良好加工性能和经济性等，保证设备经久耐用、安全可靠。备经久耐用、安全可靠。（4 4）制造容易，便于安装检修，易于操作调节，使用周）制造容易，便于安装检修，易于操作调节，使用周期长。期长。第一节第一节 间歇操作釜式反应器间歇操作釜式反应器 由于药品的生产规模小，品种多，原料与工艺由于药品的生产规模小，品种多，原料与工艺条件多种多样，而间歇操作的搅拌釜装置简单，条件多种多样，而间歇操作的搅
4、拌釜装置简单，操作方便灵活，适应性强，因此在制药工业中获操作方便灵活，适应性强，因此在制药工业中获得广泛的应用。这种反应器的特点是物料一次加得广泛的应用。这种反应器的特点是物料一次加入，反应完毕后一起放出，全部物料参加反应的入，反应完毕后一起放出，全部物料参加反应的时间是相同的；在良好的搅拌下，釜内各点的温时间是相同的；在良好的搅拌下，釜内各点的温度、浓度可以达到均匀一致；可以生产不同规格度、浓度可以达到均匀一致；可以生产不同规格和品种的产品，生产时间可长可短，物料的浓度、和品种的产品，生产时间可长可短，物料的浓度、温度、压力可控范围广；反应结束后出料容易，温度、压力可控范围广；反应结束后出料
5、容易，便于清洗。便于清洗。第一节第一节 间歇操作釜式反应器间歇操作釜式反应器一、釜式反应器的基本结构一、釜式反应器的基本结构图图4-1 4-1 釜式反应器结构釜式反应器结构1-1-搅拌器；搅拌器；2-2-罐体；罐体；3-3-夹套；夹套；4-4-搅拌轴；搅拌轴；5-5-压出管；压出管；6-6-支座；支座；7-7-人孔；人孔；8-8-轴封；轴封；9-9-传动装置传动装置 图图4-14-1是一台通气式是一台通气式搅拌反应釜典型结构，搅拌反应釜典型结构，主要由搅拌容器和搅拌主要由搅拌容器和搅拌机构两大部分组成，搅机构两大部分组成，搅拌容器包括筒体及内构拌容器包括筒体及内构件、传热装置及支座、件、传热装
6、置及支座、各种工艺接管等；搅拌各种工艺接管等；搅拌机构包括搅拌装置、轴机构包括搅拌装置、轴封装置、传动装置等。封装置、传动装置等。第一节第一节 间歇操作釜式反应器间歇操作釜式反应器1 1、釜体、釜体 搅拌反应釜的釜体一般包括顶盖、筒体和罐底。搅拌反应釜的釜体一般包括顶盖、筒体和罐底。容器的封头大多选用标准椭圆形封头，顶盖上装容器的封头大多选用标准椭圆形封头，顶盖上装有传动装置以及人孔、视镜等附属设施。筒体一有传动装置以及人孔、视镜等附属设施。筒体一般为钢制圆筒，安装有多种接管，如物料进出口般为钢制圆筒，安装有多种接管，如物料进出口管、监测装置接管等，为满足传热的要求，需要管、监测装置接管等，为
7、满足传热的要求，需要在筒体的外侧安装夹套或在筒体内部安装蛇管结在筒体的外侧安装夹套或在筒体内部安装蛇管结构，釜体通过支座安装在基础或平台上。构，釜体通过支座安装在基础或平台上。第一节第一节 间歇操作釜式反应器间歇操作釜式反应器2 2、搅拌装置、搅拌装置 化学制药工业中常用的搅拌装置是机械搅拌装化学制药工业中常用的搅拌装置是机械搅拌装置，通常包括搅拌器、搅拌轴、支撑结构以及挡置，通常包括搅拌器、搅拌轴、支撑结构以及挡板、导流筒等部件。搅拌器结构形式多种多样，板、导流筒等部件。搅拌器结构形式多种多样，在第三章第三节生物反应器中已详细介绍了涡轮在第三章第三节生物反应器中已详细介绍了涡轮搅拌器和螺旋桨
8、式搅拌器，适用于低粘度液体。搅拌器和螺旋桨式搅拌器，适用于低粘度液体。下面介绍一类大直径低转速的搅拌器，适用于高下面介绍一类大直径低转速的搅拌器，适用于高粘度液体。粘度液体。第一节第一节 间歇操作釜式反应器间歇操作釜式反应器（1 1）锚框式搅拌器）锚框式搅拌器 （a a）锚式搅拌器）锚式搅拌器 （b b）单级框式搅拌器）单级框式搅拌器 （c c）多级框式搅拌器）多级框式搅拌器图图4-2 4-2 锚式和框式搅拌器锚式和框式搅拌器第一节第一节 间歇操作釜式反应器间歇操作釜式反应器 锚式搅拌器结构较简单，由垂直桨叶和形状与底锚式搅拌器结构较简单，由垂直桨叶和形状与底封头形状相同的水平桨叶所组成，适用
9、于粘度在封头形状相同的水平桨叶所组成，适用于粘度在100Pas100Pas以下的流体搅拌，对于大直径反应器或以下的流体搅拌，对于大直径反应器或流体粘度在流体粘度在1010100Pas100Pas时，在锚式桨中间设一时，在锚式桨中间设一加固横梁，即为框式搅拌器，以增加容器中部的加固横梁，即为框式搅拌器，以增加容器中部的混合，见图混合，见图4-2(b)4-2(b)和和(c)(c)，其中，其中(b)(b)为单级式，为单级式，(c)(c)为多级式。搅拌叶可用扁钢或钢板制造，小直径为多级式。搅拌叶可用扁钢或钢板制造，小直径的搅拌器整个旋转体可铸造或焊接而成，而大直的搅拌器整个旋转体可铸造或焊接而成，而大
10、直径搅拌器与轴的连接常做成螺栓连接的可拆式，径搅拌器与轴的连接常做成螺栓连接的可拆式，以便于检修和安装。以便于检修和安装。第一节第一节 间歇操作釜式反应器间歇操作釜式反应器 锚框式搅拌器混合效果并不理想，只适用于锚框式搅拌器混合效果并不理想，只适用于对混合要求不太高的场合。由于锚框式搅拌器在对混合要求不太高的场合。由于锚框式搅拌器在容器壁附近流速比其它搅拌器大，能得到大的表容器壁附近流速比其它搅拌器大，能得到大的表面传热系数，故常用于传热、晶析操作。由于直面传热系数，故常用于传热、晶析操作。由于直径较大，能使釜内整个液层形成湍动，减小沉淀径较大，能使釜内整个液层形成湍动，减小沉淀或结块，减少或
11、结块，减少“挂壁挂壁”的产生，故在反应釜中应的产生，故在反应釜中应用较多。也常用于搅拌高浓度淤浆和沉降性淤浆。用较多。也常用于搅拌高浓度淤浆和沉降性淤浆。当搅拌粘度大于当搅拌粘度大于100Pas 100Pas 的流体时，应采用螺带的流体时，应采用螺带式或螺杆式搅拌器。式或螺杆式搅拌器。第一节第一节 间歇操作釜式反应器间歇操作釜式反应器（2 2）螺带式和螺杆式反应器）螺带式和螺杆式反应器（a a）螺杆式）螺杆式 （b b）螺带式）螺带式图图4-3 4-3 螺杆、螺带式搅拌器螺杆、螺带式搅拌器第一节第一节 间歇操作釜式反应器间歇操作釜式反应器 螺带式反应器主要由螺带、轴套和支承杆组成。螺带式反应器
12、主要由螺带、轴套和支承杆组成。搅拌桨叶是一定宽度和一定螺矩的螺旋带，常用搅拌桨叶是一定宽度和一定螺矩的螺旋带，常用的有单头和双头两种，单头即一根螺带，双头为的有单头和双头两种，单头即一根螺带，双头为两根螺带，通过横向拉杆与搅拌抽连接。螺旋带两根螺带，通过横向拉杆与搅拌抽连接。螺旋带外直径较大，接近筒体内直径，桨的高度也较大，外直径较大，接近筒体内直径，桨的高度也较大，外缘圆周速度一般小于外缘圆周速度一般小于2m/s2m/s。搅动时液体呈复杂。搅动时液体呈复杂螺旋运动，混合和传质效果较好，常用于高粘度螺旋运动，混合和传质效果较好，常用于高粘度液体的搅拌。液体的搅拌。螺杆式搅拌器结构与此类似，但其
13、直径较小。螺杆式搅拌器结构与此类似，但其直径较小。其参数可查标准其参数可查标准HG/T3796.10-2005HG/T3796.10-2005螺杆式搅拌螺杆式搅拌器器和和HG/T3796.11-2005HG/T3796.11-2005螺带式搅拌器螺带式搅拌器。第一节第一节 间歇操作釜式反应器间歇操作釜式反应器搅拌器选型搅拌器选型 一般需考虑搅拌目的、物料粘度、搅拌容器容积一般需考虑搅拌目的、物料粘度、搅拌容器容积的大小三个方面，还应考虑反应过程的特性、搅的大小三个方面，还应考虑反应过程的特性、搅拌效果和搅拌功率的要求，在达到同样的搅拌效拌效果和搅拌功率的要求，在达到同样的搅拌效果时，要求尽可能
14、少地消耗动力，以及操作费用、果时，要求尽可能少地消耗动力，以及操作费用、制造、维护和检修等因素。实际选用时，可根据制造、维护和检修等因素。实际选用时，可根据流动状态、搅拌目的、搅拌容量、转速范围及液流动状态、搅拌目的、搅拌容量、转速范围及液体最高粘度等，查表体最高粘度等，查表4-14-1综合确定。综合确定。第一节第一节 间歇操作釜式反应器间歇操作釜式反应器3 3、传动装置、传动装置图图4-4 4-4 传动装置传动装置1-1-电动机；电动机；2-2-减速器；减速器；3-3-联轴器；联轴器；4-4-支架支架；5-5-搅拌轴；搅拌轴；6-6-轴封装置；轴封装置；7-7-凸缘；凸缘；8-8-顶盖（上封
15、头）顶盖（上封头）反应釜传动装置包括电动机反应釜传动装置包括电动机、减速器、支架、联轴器等、减速器、支架、联轴器等。传动装置通常设置在反传动装置通常设置在反应釜顶盖上，应釜顶盖上，般采用立式般采用立式布置，作用是将电动机的转布置，作用是将电动机的转速通过减速器，调整至工艺速通过减速器，调整至工艺要求所需的搅拌转速，再通要求所需的搅拌转速，再通过联轴器带动搅拌轴旋转，过联轴器带动搅拌轴旋转，从而带动搅拌器工作。从而带动搅拌器工作。第一节第一节 间歇操作釜式反应器间歇操作釜式反应器（1 1）电动机的选用）电动机的选用电动机的功率是选用的主要参数，其值主要根据电动机的功率是选用的主要参数，其值主要根
16、据搅拌所需的功率及传动装置的传动效率来确定。搅拌所需的功率及传动装置的传动效率来确定。搅拌所需的功率一般由工艺要求给出，传动效率搅拌所需的功率一般由工艺要求给出，传动效率与所选减速装置的结构有关。此外还应考虑搅拌与所选减速装置的结构有关。此外还应考虑搅拌轴通过轴封装置时因摩擦而损耗的功率。轴通过轴封装置时因摩擦而损耗的功率。反应釜的电动机大多与减速器配套使用，在许多反应釜的电动机大多与减速器配套使用，在许多场合下，电动机与减速器一并配套供应，设计时场合下，电动机与减速器一并配套供应，设计时可根据选定的减速器选用配套的电动机。可根据选定的减速器选用配套的电动机。第一节第一节 间歇操作釜式反应器间
17、歇操作釜式反应器（2 2）减速器的选用）减速器的选用 减速器的作用是传递运动和改变转动速度，以满足工艺条减速器的作用是传递运动和改变转动速度，以满足工艺条件的要求。目前，我国已制订了相应的标准系列，并由相件的要求。目前，我国已制订了相应的标准系列，并由相关厂家定点生产，可根据传动比、转速、载荷大小及性质，关厂家定点生产，可根据传动比、转速、载荷大小及性质，再结合效率、外廓尺寸、重量、价格和运转费用等各项参再结合效率、外廓尺寸、重量、价格和运转费用等各项参数与指标，进行综合分析比较，以选定合适的减速器类型数与指标，进行综合分析比较，以选定合适的减速器类型与型号。与型号。搅拌反应釜用减速器常用的有
18、摆线针轮行星减速器、两级搅拌反应釜用减速器常用的有摆线针轮行星减速器、两级齿轮减速器、齿轮减速器、V V带减速器以及圆柱蜗杆减速器等多种标准带减速器以及圆柱蜗杆减速器等多种标准釜用立式减速器。釜用立式减速器。第一节第一节 间歇操作釜式反应器间歇操作釜式反应器（3 3）机架）机架 釜用机架的常用结构有单支点机架和双支点机架两种。釜用机架的常用结构有单支点机架和双支点机架两种。图图4-5 4-5 单支点机架单支点机架 图图4-6 4-6 双支点机架双支点机架1-1-机架；机架；2-2-轴承轴承 1-1-机架；机架；2-2-上轴承；上轴承；3-3-下轴承下轴承第一节第一节 间歇操作釜式反应器间歇操作
19、釜式反应器 单支点支架：用以支承减速器和搅拌轴，适合电动机或减单支点支架：用以支承减速器和搅拌轴，适合电动机或减速器，可作为一个支点，或容器内可设置中间轴承和可设速器，可作为一个支点，或容器内可设置中间轴承和可设置底轴承的情况。置底轴承的情况。双支点机架：当减速器中的轴承不能承受液体搅拌所产生双支点机架：当减速器中的轴承不能承受液体搅拌所产生的轴向力时，应选用双支点机架，由机架上的两个支点承的轴向力时，应选用双支点机架，由机架上的两个支点承受全部的轴向载荷。对于大型设备，或对搅拌密封要求较受全部的轴向载荷。对于大型设备，或对搅拌密封要求较高的场合，一般都采用双支点机架。高的场合，一般都采用双支
20、点机架。单支点机架和双支点机架都已有标准系列产品。标准对机单支点机架和双支点机架都已有标准系列产品。标准对机架的用途和适应范围、结构形式、基本参数和尺寸、主要架的用途和适应范围、结构形式、基本参数和尺寸、主要技术要求等做出了相应规定。技术要求等做出了相应规定。第一节第一节 间歇操作釜式反应器间歇操作釜式反应器（4 4）凸缘法兰）凸缘法兰 凸缘法兰用于连接搅拌器传动装置的安装底盖。凸缘法兰用于连接搅拌器传动装置的安装底盖。凸缘法兰下部与釜体顶盖焊接连接，上部与安装凸缘法兰下部与釜体顶盖焊接连接，上部与安装底盖法兰相连。凸缘法兰可以自行设计，也可以底盖法兰相连。凸缘法兰可以自行设计，也可以选用标准
21、件。标准凸缘法兰选用标准件。标准凸缘法兰(HG 2156495)(HG 2156495)有四有四种结构形式，适应的设计压力为种结构形式，适应的设计压力为0.10.11.6MPa1.6MPa，设，设计温度为计温度为-20-20300 300 的反应釜。的反应釜。第一节第一节 间歇操作釜式反应器间歇操作釜式反应器（5 5）安装底座）安装底座 安装底座用于支承支架和轴封，轴封和机架安装底座用于支承支架和轴封，轴封和机架定位于底座，有一定的同心度，从而保证搅拌轴定位于底座，有一定的同心度，从而保证搅拌轴既与减速器连接又穿过轴封还能顺利运转。视釜既与减速器连接又穿过轴封还能顺利运转。视釜内物料的腐蚀情况
22、，底座有不衬里和衬里两种。内物料的腐蚀情况，底座有不衬里和衬里两种。安装方式分为上装式安装方式分为上装式(传动装置设立在釜体上部传动装置设立在釜体上部)和下装式和下装式(传动装置设立在釜体下部传动装置设立在釜体下部)两种形式，两种形式，安装底座、机架、凸缘法兰、轴封的装配如图安装底座、机架、凸缘法兰、轴封的装配如图4-74-7和图和图4-84-8所示。所示。第一节第一节 间歇操作釜式反应器间歇操作釜式反应器图图4-7 4-7 上装式上装式 图图4-8 4-8 下装式下装式1-1-轴封；轴封；2-2-机架；机架；3-3-安装底盖；安装底盖；4-4-凸缘法兰凸缘法兰第一节第一节 间歇操作釜式反应器
23、间歇操作釜式反应器二、釜式反应器的操作与维护二、釜式反应器的操作与维护1 1应严格按产品铭牌上标定的工作压力和工作温度操作使用，以免应严格按产品铭牌上标定的工作压力和工作温度操作使用，以免造成危险。造成危险。2 2严格遵守产品使用说明书中关于冷却、注油等方面的规定，做好严格遵守产品使用说明书中关于冷却、注油等方面的规定，做好设备的维护和保养。设备的维护和保养。3.3.所有阀门使用时，应缓慢转动阀杆（针），压紧密封面，达到密封所有阀门使用时，应缓慢转动阀杆（针），压紧密封面，达到密封效果。关闭时不效果。关闭时不易用力过猛，易用力过猛，以免损坏密封面。以免损坏密封面。4.4.电气控制仪表应由专人操
24、作，并按规定设置过载保护设施。电气控制仪表应由专人操作，并按规定设置过载保护设施。5.5.要经常注意整台设备和减速器的工作情况，减速器润滑油不足应立要经常注意整台设备和减速器的工作情况，减速器润滑油不足应立即补充。对夹套和盖子上等部位的安全阀、压力表、温度表、蒸馏孔、即补充。对夹套和盖子上等部位的安全阀、压力表、温度表、蒸馏孔、电器仪表等要应定期检查，如果有故障要即时调换或修理。电器仪表等要应定期检查，如果有故障要即时调换或修理。6.6.设备不用时，用温水在容器内外壁全面清洗，经常擦洗锅体，保持设备不用时，用温水在容器内外壁全面清洗，经常擦洗锅体，保持外表清洁和内胆光亮，达到耐用的目的。外表清
25、洁和内胆光亮，达到耐用的目的。第二节第二节 其他形式的化学反应设备其他形式的化学反应设备一、管式反应器一、管式反应器1 1、管式反应器的类型、管式反应器的类型 管式反应器是工业生产中常用的反应器类型之一。管式反应器是工业生产中常用的反应器类型之一。它大多采用长径比很大的圆形空管构成，因而得它大多采用长径比很大的圆形空管构成，因而得名名“管式反应器管式反应器”。将管式反应器分为多管串联。将管式反应器分为多管串联管式反应器和多管并联管式反应器，由单根管式反应器和多管并联管式反应器，由单根(直管直管或盘管或盘管)串联或多根平行并联的管子组成，主要用串联或多根平行并联的管子组成，主要用于气相、液相、气
26、于气相、液相、气-液相连续反应过程，一般设有液相连续反应过程，一般设有套管或壳管式换热装置。套管或壳管式换热装置。第二节第二节 其他形式的化学反应设备其他形式的化学反应设备图图4-9 4-9 各种管式反应器各种管式反应器第二节第二节 其他形式的化学反应设备其他形式的化学反应设备2 2、管式反应器特点、管式反应器特点 通常管式反应器的长度和直径之比大于通常管式反应器的长度和直径之比大于5050100100，在，在实际应用中，一般采用连续操作，少数采用半连续操作，实际应用中，一般采用连续操作，少数采用半连续操作，具有如下特点：具有如下特点：（1 1）单位反应器体积具有较大换热面积，尤其适用于热）单
27、位反应器体积具有较大换热面积，尤其适用于热效应较大的反应。效应较大的反应。（2 2）通过反应器的物料质点，沿同一方向以同一流速流）通过反应器的物料质点，沿同一方向以同一流速流动，在流动方向上没有返混。动，在流动方向上没有返混。（3 3）所有物料质点在反应器中的停留时间都相同；同一）所有物料质点在反应器中的停留时间都相同；同一截面上的物料浓度相同、温度相同。截面上的物料浓度相同、温度相同。（4 4）物料的温度、浓度沿管长连续变化，适用于大型化）物料的温度、浓度沿管长连续变化，适用于大型化和连续化生产，便于计算机集散控制，产品质量有保证。和连续化生产，便于计算机集散控制，产品质量有保证。第二节第二
28、节 其他形式的化学反应设备其他形式的化学反应设备图图4-10 4-10 侧烧式转化反应器侧烧式转化反应器1-1-进气管；进气管；2-2-上法兰；上法兰；3-3-下法兰；下法兰；4-4-温度计；温度计；5-5-管子；管子；6-6-触媒支承架；触媒支承架；7-7-下猪尾巴管下猪尾巴管 图图4-104-10为石脑油分为石脑油分解转化管式反应器，其解转化管式反应器，其内径内径102mm102mm，外径，外径143mm,143mm,长长1109mm1109mm，管的，管的下部触媒支承架内装有下部触媒支承架内装有触媒，气体由进气总管触媒，气体由进气总管进入管式转化器，在触进入管式转化器，在触媒存在条件下，
29、石脑油媒存在条件下，石脑油转化为氢气和一氧化碳转化为氢气和一氧化碳，供合成氨用。，供合成氨用。第二节第二节 其他形式的化学反应设备其他形式的化学反应设备二、固定床反应器二、固定床反应器图图4-11 4-11 固定床反应器固定床反应器1-1-固体固定床；固体固定床；2-2-反应器外壁；反应器外壁；3-3-底部网板；底部网板；4-4-出口（或出口）出口（或出口）；5-5-进口（或进口）进口（或进口）固定床反应器又称填充固定床反应器又称填充床反应器，是制药工业中另床反应器，是制药工业中另一种常用的化学反应设备，一种常用的化学反应设备，装填有固体催化剂或固体反装填有固体催化剂或固体反应物，典型结构见图
30、应物，典型结构见图4-114-11。固体物通常呈颗粒状，粒径固体物通常呈颗粒状，粒径2 215mm15mm左右，堆积成一定左右，堆积成一定高度（或厚度）的床层。床高度（或厚度）的床层。床层静止不动，反应物从上（层静止不动，反应物从上（下）进入反应器，通过床层下）进入反应器，通过床层进行反应，从下（上）部出进行反应，从下（上）部出来。主要用于实现气固相催来。主要用于实现气固相催化反应。化反应。第二节第二节 其他形式的化学反应设备其他形式的化学反应设备固定床反应器中参加反应的物料以预定的方向运动，流体间固定床反应器中参加反应的物料以预定的方向运动，流体间没有沿流动方向的混合。其结构因传热要求和方式
31、而不同，没有沿流动方向的混合。其结构因传热要求和方式而不同，常见的三种基本形式：轴向绝热式、径向绝热式和列管式。常见的三种基本形式：轴向绝热式、径向绝热式和列管式。图图4-12 4-12 固定床反应器的基本形式固定床反应器的基本形式（a a）轴向绝热式；（）轴向绝热式；（b b）径向绝热式；（）径向绝热式；（c c）列管式）列管式第二节第二节 其他形式的化学反应设备其他形式的化学反应设备 固定床反应器的优点：返混小，流体同催化剂可进行有效固定床反应器的优点：返混小，流体同催化剂可进行有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性；催化剂接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性；催化剂机械损耗
32、小；结构简单、操作稳定、便于控制、易实现大机械损耗小；结构简单、操作稳定、便于控制、易实现大型化和连续化生产等。型化和连续化生产等。固定床反应器的缺点：床层的温度分布不均匀，固相粒子固定床反应器的缺点：床层的温度分布不均匀，固相粒子不动，床层导热性差，反应放热量很大时，即使是列管式不动，床层导热性差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围），因此对放热量大的反应，应增大换热面超过允许范围），因此对放热量大的反应，应增大换热面积，及时移走反应热，但这会减少有效空间；操作过程中积，及时移走反应热
33、，但这会减少有效空间；操作过程中催化剂不能更换等，对于催化剂需要频繁再生的反应一般催化剂不能更换等，对于催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用。不宜使用。第二节第二节 其他形式的化学反应设备其他形式的化学反应设备三、流化床反应器三、流化床反应器 流化床反应器是一种流体以较高的流速通过床层、流化床反应器是一种流体以较高的流速通过床层、带动床内的固体颗粒运动，使之悬浮在流动的主带动床内的固体颗粒运动，使之悬浮在流动的主体流中进行反应，并具有类似流体流动的一些特体流中进行反应，并具有类似流体流动的一些特性的装置。适用于催化或非催化的气性的装置。适用于催化或非催化的气-固、液固、液-固固和气和气-液液-
34、固反应。在反应器中固体颗粒被流体吹固反应。在反应器中固体颗粒被流体吹起呈悬浮状态，可作上下左右剧烈运动和翻动，起呈悬浮状态，可作上下左右剧烈运动和翻动，好像是液体沸腾一样，故流化床反应器又称沸腾好像是液体沸腾一样，故流化床反应器又称沸腾床反应器。床反应器。第二节第二节 其他形式的化学反应设备其他形式的化学反应设备图图4-13 4-13 流化床反应器流化床反应器流化床反应器结构：一般都由壳流化床反应器结构：一般都由壳体、内部构件、催化剂颗粒装卸体、内部构件、催化剂颗粒装卸设备及气体分布、换热、气固分设备及气体分布、换热、气固分离装置等构成，如图所示。离装置等构成，如图所示。工作原理：气体从进气管进入，工作原理：气体从进气管进入，经气体分布板进入床层。反应器经气体分布板进入床层。反应器内设有冷却管放热，气体离开床内设有冷却管放热，气体离开床层时总要带走部分细小的催化剂层时总要带走部分细小的催化剂颗粒，为此将反应器上部直径增颗粒，为此将反应器上部直径增大，使气体速度降低，从而使部大，使气体速度降低，从而使部分较大的颗粒沉降下来，落回床分较大的颗粒沉降下来，落回床层中，较细的颗粒经过反应器上层中，较细的颗粒经过反应器上部的旋风分离器分离后返回床层部的旋风分离器分离后返回床层，反应后的气体由顶部排出。，反应后的气体由顶部排出。
