[科普中国]-高压反应器

高压反应器称为小型高压反应釜，催化反应釜，聚合反应釜，加氢反应釜，该产品适用于进行化学、化工反应时，需要同时测定温度，添加惰性气体，压力，PH值，电导，氧化还原电位的精密化学合成反应的实验。应用实例：催化，高温高压合成，动力学检测，Fischer-Tropsch反应，加氢反应。

技术参数技术参数如下：

◆材质：釜体为纯钛TAI-2材质/及哈氏合金C-207或316L不锈钢,操作台面为316L不锈钢，耐工作压力6MPa.工作温度:400℃以下.

◆加热方式：直接在反应釜大包围加热,简单方便,升温快，使用性强,用系列电热纤维炉/或电热环直接加热控温，加热功率：300W-500W。控温精度1℃

◆阀门管件为原装德国进口,接口均为标准配置。

◆搅拌速度,温度均为数字显示0-1500RPM，转速精度3-5RPM

◆选用专利插入式针式K型传感器,工作温度:400℃以下 显示精度:±1℃标配含搅拌装置,纯钛材质反应釜本体,电热纤维炉,插入针式K型传感器等。

◆可充惰性气体,保护反应物不与空气直接接触。

◆可插入温度,压力,PH值,电导率传感器,保证准确测量相关数据。

◆技术亮点（1）：让繁琐的实验简单化，可实现在同一操作台面上不同环境下或同环境不同温度/不同压力下的多元化串联实验，25ML/50ML/100ML/200ML250ML/500ML。也可单独或并联、串连使用。

◆技术亮点（2）：可通过RS232通讯接口与计算机连接进行打印和显示用户需要的历史数值和实际曲线,通过软件实时监控整个系统。

高压反应器技术有两种反应器操作技术：一个是绝热搅拌高压反应釜，一个是带冷却介质夹套的管式反应器。高压反应器的停留时间非常短，能够在不同反应器等级之间快速地切换。因此反应过程很灵活，能在单一反应器中生产出大量牌号的产品。

所得到的聚合物呈熔融态。由于新鲜进料物流与催化剂的注入，两种反应器技术均为错流操作。聚合物浓度随着反应器长度的增加而不断地增加，而树脂的质量可以通过恰到好处的操作温度来保证，这个温度取决于过氧化物的类型，而过氧化物的类型又以其特殊的分解温度和反应速率为基础。为了控制分子量，要在单体物流中注人极性调节剂或脂肪烃。

高压釜式反应器技术率先实现工业化，反应在绝热操作的搅拌容器中进行，其间没有明显的热量通过器壁移出。反应混合物在套管换热器中预冷，以便在进入反应器之前保持最大的绝热潜力。通过向不同的反应器区域注入新鲜的冷乙烯，反应器可以在不同的温度下运行，从而建立起所设计的温度分布。将不同的过氧化物注入到各个区域中来满足所运行的不同级别的反应器的温度分布；过氧化物像载体一样溶解在碳氢化合物溶剂中。引发剂必须在反应器中完全消耗掉，这一点很重要，否则反应过程会变得混乱，并降低产品性能。高压釜式反应器有一个能实现良好混合的搅拌桨，其作用如同连串的绝热连续搅拌釜式反应器(CSTRS)。驱动搅拌器的电机安装在反应器内顶部区域，由部分乙烯进料物流进行冷却。加长型反应器形式将制造要求与功能性设计结合起来。反应器为长圆筒型，长径比接近12；反应器内部也有固定件和隔板，能在适宜的温度下将反应路径长度分割成很多段。

能力较强的高压釜式反应器的容积在1000～2000L之间变化，停留时间约为十分之几秒。安置在反应器壁槽洞内的热电偶和泄压设施可以用来监测和控制操作参数：温度在180～300℃之间，压力在180～220MPa之间，对于线型低密度聚乙烯的共聚合反应，压力控制在110MPa以下。

过量的新鲜乙烯用来移走放热的聚合反应所产生的热量。乙烯转化成聚合物的转化率可以粗略地用通过反应器的绝热温差来表示，单程转化率接近20%。由于敏感的乙烯逆焦耳-汤姆逊效应，聚合物混合物被加热，采用专利的喷射泵、喷射器有助于聚合物物流冷却，同时也有助于工艺过程节能。实际上，部分气体也代表着部分需要压缩的新鲜气。

在管式反应器工艺中，反应物在长管中被夹套里的水冷却。反应器一经运行，就有蒸汽的净增加；利用聚合反应移热设备加热反应器夹套中的循环热水，通过锅炉产生蒸汽。

管式反应器的机械设计包括内径为3～5in带TSDs的承压管，能承受350MPa的压力，厚度接近1/2in。反应管长度为10—15m，为水泥底座的蛇形结构。

操作压力条件为250—300MPa，温度上限为320℃。部分反应管用于预热气体，使过氧化物升温并开始反应。所设计的反应温度分布曲线包括几个峰值，每一个峰值都与注入的新鲜乙烯和适宜的过氧化物与氧气的平衡相对应。反应器的末端起到冷却的作用，一般通过高压分离器控制温度。

沿着反应器长度安装了热电偶，用以跟踪聚合反应进程。聚合物链长的温度控制无法提供定制聚合物性能足够的自由度，因此，需要链转移剂。一般来说，需要使用极性链转移剂(调节剂)。而在很高的聚合温度下，可以使用惰性脂肪族碳氢化合物。转化过程起因于反应器进出口温差、温度峰值及冷却循环，这对管壁温差的形成也有益处。因此，反应性更强、多功能的过氧化物有助于改变现有反应器的能力。

由于管式反应器可以通过反应器壁传递热量，因此，比高压釜式反应器转化成聚合物的转化率要高，很容易就能达到30%。生成聚合物的转化率影响产品的性能。转化率较高时，尽管树脂透明但支化程度增加。操作压力由反应器出口的阀门控制，在2500m的管路上会产生几百bar的压力降。1

高压加氢反应器高压加氢反应器是加氢裂化工艺过程的核心操作单元，根据强调的分类标准不同，就产生了多种分类形式。

(1)分类1

加氢反应器属催化反应器，按催化作用的性质可分为均相的或非均相的。如果催化剂并不形成与反应物或产物分离的单独相，则催化作用称为均相的。均相的催化剂溶于液体中并且反应发生在液相中，在油溶性催化剂上进行加氢裂化的一种技术。如果催化剂形成与反应物分离的单独相，称此催化作用为非均相的。大多数加氢裂化反应器为非均相反应器。

均相反应器按存在的相数可分为均相气相反应器、均相液相反应器和均相气一液相反应器；按返混程度可分为均相塞流管式反应器和均相连续搅拌罐式反应器。

非均相固体催化剂的反应器，根据在反应器中的催化剂颗粒是否移动，可分为：

固定床反应器——催化剂颗粒固定在位置上成为密相固定床；

移动床反应器——催化剂颗粒堆积在缓慢移动的密相床中，排出某些结垢的颗粒并加入某些新鲜的颗粒；

流化床反应器——催化剂颗粒被向上流动的气体托住；

悬浮床反应器一催化剂颗粒悬浮在液体中。可细分为：连续搅拌罐式反应器——催化剂悬浮在机械搅拌的液体中；鼓泡反应器或淤浆反应器——催化剂是用上升的气泡维持悬浮在液体中；沸腾床反应器——催化剂是悬浮在上升液体中；三相传递式反应器——催化剂悬浮在液体或气体中，而液体或气体强大到足以在反应器中携带这些催化剂。

一般意义上，讨论加氢裂化技术时，是将悬浮床反应器与沸腾床反应器并称。

(2)分类2

按反应器内部温度分布可分为恒温反应器和非恒温反应器。恒温反应器指反应器内部各点温度均相等，且不随时间变化。DuPontTM公司的IsoTherming暇应器属于恒温反应器。

内部各点温度变化的反应器称为非恒温反应器。大多数加氢裂化反应器为非恒温反应器。

(3)分类3

按反应器与器外部之间的换热程度可分为绝热反应器和非绝热反应器。反应器不与器外部之间换热时称为绝热反应器。如果存在某种程度的换热时，称为非绝热反应器。大多数加氢裂化反应器为绝热反应器。2

本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学