管状反応器のタイプ

管状反応器は、管状の形状と高い長さと直径の比率を持つ連続反応器の一種です。これらの反応器は非常に長くなる可能性があります。たとえば、ポリエチレン反応器の長さはキロメートルで測定できます。この構造は、単一のチューブまたは平行に配置された複数のチューブからなることができる。これは、管状クラッキング炉などの空のチューブ、またはシェルとチューブの固定床反応器のように、多相触媒反応用の粒子状触媒で満たされたパックチューブにすることができます。通常、反応物の流れが乱流状態にある場合、空のチューブの長さと直径の比率は50を超えます。パックされたセクションの場合、すなわち、粒子直径に対する長さの比は、気体では100より大きく、液体では200より大きい。材料の流れは、プラグの流れとして近似することができる。

管状原子炉の分類

1、水平管状リアクター
これらの原子炉は、シームレス鋼管をU字型チューブに接続することによって作られています。この構造は、製造及び保守が容易である。高圧原子炉パイプラインは、1600〜10,000kPaの圧力に耐えることができる標準の溝バット溶接鋼フランジを使用しています。レンズタイプのスチールフランジを使用すると、10,000〜20,000 kPaまでの圧力に耐えることができます。例えば、高圧ポリエチレン反応器は、280 MPaまでの圧力に達することができる。

2、垂直管状リアクター
垂直管状反応器は、液相アミノ化、液相水素化、液相酸化などのプロセスで使用されます。垂直管状反応器は、シングルパスまたは中央インサートチューブ設計にすることができます。

3、コイル管状リアクター
これらはコイルに形成された管状反応器であり、装置をコンパクトで省スペースにします。しかし、パイプのメンテナンスとクリーニングは比较的困难です。

4、U字型管状リアクター
U字型の管状反応器には、チューブ内に多孔質のバッフルまたは攪拌装置があり、熱および物質移動プロセスを強化します。 U字型チューブの直径が大きいため、材料の滞留時間が長くなり、反応速度が遅くなる反応に適しています。

5、マルチチューブ平行管状原子炉

マルチチューブ並列構造の管状反応器は、一般的に気固相反応に使用されます。例えば、塩化ビニルの製造において、塩化水素ガスおよびアセチレンガスは、固相触媒で満たされた多管並列反応器中で反応する。同様に、アンモニア合成では、窒素ガスと水素ガスの混合物が固相鉄触媒を含む多管並列反応器で反応します。

6、シリーズ管状リアクター
複数の管状反応器は、ポリプロピレン製造プロセスなどで直列に接続することができる。ポリプロピレン調製のためのSpheripolプロセスフロー図は、前重合反応器、第1反応器、および直列に接続された第2反応器を含む。

管状原子炉と攪拌タンク原子炉の違い

管状反応器はプラグフロー反応器として分類されますが、攪拌タンク反応器は連続攪拌タンク反応器 (CSTR) です。管状反応器での滞留時間は比較的短いですが、攪拌タンク反応器では長くなります。反応熱を除去するという点では、管状反応器ではより困難ですが、外部ジャケットや内部コイルを備えた攪拌タンク反応器ではより簡単です。時々結合された管状およびかき混ぜられたタンク反応器システムは使用されます、ここで、材料は攪拌タンク反応器の底部から出て、外部ループを通って管状反応器に流れ込み、その後攪拌タンク反応器に戻る。 ExteRnalループクーラーは温度を制御するために管状の反応器の後でセットアップすることができます。反応物は管状反応器の入口または外部循環ポンプの入口を通って入り、生成物は撹拌タンク反応器の上部から溢れ出て、それによって両方のタイプの反応器を利用する。