反應(yīng)過程的基本特征決定了適宜的反應(yīng)器形式。例如氣固相反應(yīng)過程大致是用固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器或移動床反應(yīng)器。但是適宜的選型則需考慮反應(yīng)的熱效應(yīng)、對反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和選擇率的要求、催化劑物理化學(xué)性態(tài)和失活等多種因素。

  不銹鋼反應(yīng)器的操作方式和加料方式也需考慮。例如，對于有串聯(lián)或平行副反應(yīng)的過程，分段進(jìn)料可能優(yōu)于一次進(jìn)料。溫度序列也是反應(yīng)器選型的一個重要因素。例如，對于放熱的可逆反應(yīng)，應(yīng)采用先高后低的溫度序列，多級、級間換熱式反應(yīng)器可使反應(yīng)器的溫度序列趨于合理。

下面主要介紹釜式反應(yīng)器、管式反應(yīng)器、塔式反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器。

①. 釜式反應(yīng)器

  釜式反應(yīng)器也稱槽式、鍋式反應(yīng)器，它是各類反應(yīng)器中結(jié)構(gòu)較為簡單且應(yīng)用較廣的一種。主要應(yīng)用于液-液均相反應(yīng)過程，在氣-液、液-液非均相反應(yīng)過程中也有應(yīng)用。在化工生產(chǎn)中，既適用于間歇操作過程，又可單釜或多釜串聯(lián)用于連續(xù)操作過程，但在間歇生產(chǎn)過程中應(yīng)用最多。釜式反應(yīng)器具有適用的溫度和壓力范圍寬、適應(yīng)性強(qiáng)、操作彈性大、連續(xù)操作時溫度濃度容易控制、產(chǎn)品質(zhì)量均一等特點。但用在較高轉(zhuǎn)化率工藝要求時，需要較大容積。通常在操作條件比較緩和的情況下使用，如常壓、溫度較低且低于物料沸點時，應(yīng)用此類反應(yīng)器最為普遍。

②. 管式反應(yīng)器

  管式反應(yīng)器主要用于氣相、液相、氣-液相連續(xù)反應(yīng)過程，由單根（直管或盤管）連續(xù)或多根平行排列的管子組成，一般設(shè)有套管或殼管式換熱裝置。操作時，物料自一端連續(xù)加入，在管中連續(xù)反應(yīng)，從另一端連續(xù)流出，便達(dá)到了要求的轉(zhuǎn)化率。由于管式反應(yīng)器能承受較高的壓力，故用于加壓反應(yīng)尤為合適，例如油脂或脂肪酸加氫生產(chǎn)高碳醇、裂解反應(yīng)用的管式爐便是管式反應(yīng)器。此種反應(yīng)器具有容積小、比表面大、返混少、反應(yīng)混合物連續(xù)性變化、易于控制等優(yōu)點。但若反應(yīng)速度較慢時，則有所需管子長、壓降較大等不足。隨著化工生產(chǎn)越來越趨于大型化、連續(xù)化、自動化，連續(xù)操作的管式反應(yīng)器在生產(chǎn)中使用越來越多，某些傳統(tǒng)上一直使用間歇攪拌釜的高分子聚合反應(yīng)，目前也開始改用連續(xù)操作的管式反應(yīng)器。管式反應(yīng)器的長徑比較大，與釜式反應(yīng)器相比在結(jié)構(gòu)上差異較大，有直管式、盤管式、多管式等。

③. 塔式反應(yīng)器

  塔式反應(yīng)器的長徑比介于釜式和管式之間。主要用于氣-液反應(yīng)，常用的有鼓泡塔、填料塔、板式塔。最常用的是鼓泡塔式反應(yīng)器，底部裝有氣體分布器，殼外裝有夾套或其他形式換熱器或設(shè)有擴(kuò)大段、液滴捕集器等。反應(yīng)氣體通過分布器上的小孔以鼓泡形式通過液層進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，液體間歇或連續(xù)加入，連續(xù)加入的液體可以和氣體并流或逆流，一般采用并流形式較多。氣體在塔內(nèi)為分散相，液體為連續(xù)相，液體返混程度較大。為了提高氣體分散程度和減少液體軸向循環(huán)，可以在塔內(nèi)安置水平多孔隔板。當(dāng)吸收或反應(yīng)過程熱效應(yīng)不大時，可采用夾套換熱裝置，熱效應(yīng)較大時，可在塔內(nèi)增設(shè)換熱蛇管或采用塔外換熱裝置，也可以利用反應(yīng)液蒸發(fā)的方法帶走熱量。

④. 固定床反應(yīng)器

  固定床板反應(yīng)器是指流體通過靜止不動的固體物料所形成的床層而進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備。以氣-固反應(yīng)的固定床反應(yīng)器最常見。固定床反應(yīng)器根據(jù)床層數(shù)的多少又可分為單段式和多段式兩種類型。單段式一般為高徑比不大的圓筒體，在圓筒體下部裝有柵板等板件，其上為催化劑床層，均勻地堆置一定厚度的催化劑固體顆粒。單段式固定床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單、造價便宜、反應(yīng)器體積利用率高。多段式是在圓筒體反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有多個催化劑床層，在各床層之間可采用多種方式進(jìn)行反應(yīng)物料的換熱。其特點是便于控制調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度，防止反應(yīng)溫度超出允許范圍。

⑤. 流化床反應(yīng)器

  細(xì)小的固體顆粒被流動著的流體攜帶，具有流體一樣自由流動的性質(zhì)，此種現(xiàn)象稱為固體的流態(tài)化。一般把反應(yīng)器和在其中呈流態(tài)化的固體催化劑顆粒合在一起，稱為流化床反應(yīng)器。流化床反應(yīng)器多用于氣-固反應(yīng)過程。當(dāng)原料氣通過反應(yīng)器催化劑床層時，催化劑顆粒受氣流作用而懸浮起來呈翻滾沸騰狀，原料氣在處于流態(tài)化的催化劑表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，此時的催化劑床層即為流化床，也叫沸騰床。流化床反應(yīng)器的形式很多，但一般都由殼體、內(nèi)部構(gòu)件、固體顆粒裝卸設(shè)備及氣體分布、傳熱、氣固分離裝置等構(gòu)成。流化床反應(yīng)器也可根據(jù)床層結(jié)構(gòu)分為圓筒式、圓錐式和多管式等類型。

  不同類型反應(yīng)器在工業(yè)生產(chǎn)中的適用情況見表6.2。不同結(jié)構(gòu)形式的反應(yīng)器在工業(yè)裝置中的應(yīng)用舉例見表6.3。