概述
化学反应过程和反应器是化工生产流程中的中心环节，一个化工生产流程往往是围绕反应过程展开的。相对而言，化工生产流程中的单元操作如热交换、蒸馏、吸收和干燥等，只涉及物理变化，其设计计算理论较为成熟，实践经验较为丰富；而在反应器中，传热、传质等物理变化和化学反应同时发生，反应结果也是这些变化共同作用的结果，因此，反应器的设计也需要将化学反应和传递过程相结合。反应器设计所依据的是化学反应工程理论，是化学反应工程理论的实际应用。由于化学反应的多样性，反应器设计往往较多地倚重研究试验工作。
反应器设计依据化学反应工程理论,它把反应的化学特性和反应器的传递特性结合起来,涉及化学动力学、传递过程和工程控制等领域。研究化学反应工程的主要任务是:
① 对已有反应过程进行分析,寻求进一步改进或强化的方法;
② 开发新的反应技术和设备;
③ 反应过程的优化;
④ 设计反应器。
其中反应器设计主要包括:反应器选型;寻找合适的工艺条件;确定实现这些工艺条件所需的技术措施;确定反应器的结构尺寸;确定必要的控制手段。
反应器的基本类型
反应器按结构大致可分为管式、釜式、塔式、固定床和流化床等类型。它们的型式与特性见表。由于每种反应均有其自身的特点,选型时需要结合反应器的特性进行综合分析,做出合理选择。
反应器设计的基本方法
设计反应器要尽可能全面掌握下列各方面的资料和数据。
① 温度、浓度和压力对反应速率的影响,副反应的情况,反应条件对选择性的影响。
② 催化剂的粒度对反应的影响,催化剂的失活原因和失活速率,催化剂的强度和耐磨性。
③ 反应热效应。
④ 原料中杂质对反应的影响。
⑤ 反应物和产物的物理性质、爆炸极限等。
⑥ 反应器中物料的流动和返混特性,反应器的传热特性和允许的压降。
⑦ 搅拌釜中搅拌桨的特性。
⑧ 多相流中分散相的分散方法和聚并特征。
⑨ 气固流态化系统中粒子的磨损和带出。
⑩ 开停车所需的辅助设施。
工业规模反应器的开发设计往往和反应器的放大相联系,一般采用逐级经验放大法、数学模型法或介于两者之间的半经验法来处理,这些方法都需要完成数量不等的试验工作。
来源：化工加
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