反應(yīng)器是一種實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過程的設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)液相單相反應(yīng)過程和液液、氣液、液固、氣液固等多相反應(yīng)過程。器內(nèi)常設(shè)有攪拌（機(jī)械攪拌、氣流攪拌等）裝置。在高徑比較大時(shí)，可用多層攪拌槳葉。在反應(yīng)過程中物料需加熱或冷卻時(shí)，可在反應(yīng)器壁處設(shè)置夾套，或在器內(nèi)設(shè)置換熱面，也可通過外循環(huán)進(jìn)行換熱。

反應(yīng)器類型：

常用反應(yīng)器的類型（見表）有：①管式反應(yīng)器。由長(zhǎng)徑比較大的空管或填充管構(gòu)成，可用于實(shí)現(xiàn)氣相反應(yīng)和液相反應(yīng)。②釜式反應(yīng)器。由長(zhǎng)徑比較小的圓筒形容器構(gòu)成，常裝有機(jī)械攪拌或氣流攪拌裝置，可用于液相單相反應(yīng)過程和液液相、氣液相、氣液固相等多相反應(yīng)過程。用于氣液相反應(yīng)過程的稱為鼓泡攪拌釜（見鼓泡反應(yīng)器）；用于氣液固相反應(yīng)過程的稱為攪拌釜式漿態(tài)反應(yīng)器。③有固體顆粒床層的反應(yīng)器。氣體或(和)液體通過固定的或運(yùn)動(dòng)的固體顆粒床層以實(shí)現(xiàn)多相反應(yīng)過程，包括固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器、移動(dòng)床反應(yīng)器、涓流床反應(yīng)器等。④塔式反應(yīng)器。用于實(shí)現(xiàn)氣液相或液液相反應(yīng)過程的塔式設(shè)備，包括填充塔、板式塔、鼓泡塔等（見彩圖）。⑤噴射反應(yīng)器。利用噴射器進(jìn)行混合，實(shí)現(xiàn)氣相或液相單相反應(yīng)過程和氣液相、液液相等多相反應(yīng)過程的設(shè)備。⑥其他多種非典型反應(yīng)器。如回轉(zhuǎn)窯、曝氣池等。

反應(yīng)器操作方式：

反應(yīng)器按操作方式可分為：

①間歇釜式反應(yīng)器,或稱間歇釜。

操作靈活，易于適應(yīng)不同操作條件和產(chǎn)品品種，適用于小批量、多品種、反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)的產(chǎn)品生產(chǎn)。間歇釜的缺點(diǎn)是：需有裝料和卸料等輔助操作，產(chǎn)品質(zhì)量也不易穩(wěn)定。但有些反應(yīng)過程，如一些發(fā)酵反應(yīng)和聚合反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)尚有困難，至今還采用間歇釜。

間歇操作反應(yīng)器系將原料按一定配比一次加入反應(yīng)器，待反應(yīng)達(dá)到一定要求后，一次卸出物料。連續(xù)操作反應(yīng)器系連續(xù)加入原料，連續(xù)排出反應(yīng)產(chǎn)物。當(dāng)操作達(dá)到定態(tài)時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)任何位置上物料的組成、溫度等狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間而變化。半連續(xù)操作反應(yīng)器也稱為半間歇操作反應(yīng)器，介于上述兩者之間，通常是將一種反應(yīng)物一次加入，然后連續(xù)加入另一種反應(yīng)物。反應(yīng)達(dá)到一定要求后，停止操作并卸出物料。

間歇反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，同一設(shè)備可用于生產(chǎn)多種產(chǎn)品，尤其適合于醫(yī)藥、染料等工業(yè)部門小批量、多品種的生產(chǎn)。另外，間歇反應(yīng)器中不存在物料的返混，對(duì)大多數(shù)反應(yīng)有利。缺點(diǎn)是需要裝卸料、清洗等輔助工序，產(chǎn)品質(zhì)量不易穩(wěn)定。

②連續(xù)釜式反應(yīng)器,或稱連續(xù)釜

釜式反應(yīng)器

釜式反應(yīng)器

)。可避免間歇釜的缺點(diǎn)，但攪拌作用會(huì)造成釜內(nèi)流體的返混。在攪拌劇烈、液體粘度較低或平均停留時(shí)間較長(zhǎng)的場(chǎng)合，釜內(nèi)物料流型可視作全混流，反應(yīng)釜相應(yīng)地稱作全混釜。在要求轉(zhuǎn)化率高或有串聯(lián)副反應(yīng)的場(chǎng)合，釜式反應(yīng)器中的返混現(xiàn)象是不利因素。此時(shí)可采用多釜串聯(lián)反應(yīng)器,以減小返混的不利影響，并可分釜控制反應(yīng)條件。

大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)盡可能采用連續(xù)反應(yīng)器。連續(xù)反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，易于操作控制。其缺點(diǎn)是連續(xù)反應(yīng)器中都存在程度不同的返混，這對(duì)大多數(shù)反應(yīng)皆為不利因素，應(yīng)通過反應(yīng)器合理選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加以抑制。

③半連續(xù)釜式反應(yīng)器。

指一種原料一次加入，另一種原料連續(xù)加入的反應(yīng)器，其特性介于間歇釜和連續(xù)釜之間。

反應(yīng)器加料方式：

對(duì)有兩種以上原料的連續(xù)反應(yīng)器，物料流向可采用并流或逆流。對(duì)幾個(gè)反應(yīng)器組成級(jí)聯(lián)的設(shè)備，還可采用錯(cuò)流加料,即一種原料依次通過各個(gè)反應(yīng)器,另一種原料分別加入各反應(yīng)器。除流向外，還有原料是從反應(yīng)器的一端(或兩端)加入和分段加入之分。分段加入指一種原料由一端加入，另一種原料分成幾段從反應(yīng)器的不同位置加入，錯(cuò)流也可看成一種分段加料方式。采用什么加料方式，須根據(jù)反應(yīng)過程的特征決定。

反應(yīng)器換熱方式：

多數(shù)反應(yīng)有明顯的熱效應(yīng)。為使反應(yīng)在適宜的溫度條件下進(jìn)行，往往需對(duì)反應(yīng)物系進(jìn)行換熱。換熱方式有間接換熱和直接換熱。間接換熱指反應(yīng)物料和載熱體通過間壁進(jìn)行換熱，直接換熱指反應(yīng)物料和載熱體直接接觸進(jìn)行換熱。對(duì)放熱反應(yīng)，可以用反應(yīng)產(chǎn)物攜帶的反應(yīng)熱來加熱反應(yīng)原料，使之達(dá)到所需的反應(yīng)溫度，這種反應(yīng)器稱為自熱式反應(yīng)器。

按反應(yīng)過程中的換熱狀況，反應(yīng)器可分為：

①　等溫反應(yīng)器　反應(yīng)物系溫度處處相等的一種理想反應(yīng)器。反應(yīng)熱效應(yīng)極小，或反應(yīng)物料和載熱體間充分換熱，或反應(yīng)器內(nèi)的熱量反饋極大（如劇烈攪拌的釜式反應(yīng)器）的反應(yīng)器，這樣可近似看作等溫反應(yīng)器。

②　絕熱反應(yīng)器　反應(yīng)區(qū)與環(huán)境無熱量交換的一種理想反應(yīng)器。反應(yīng)區(qū)內(nèi)無換熱裝置的大型工業(yè)反應(yīng)器，與外界換熱可忽略時(shí)，可近似看作絕熱反應(yīng)器。

③　非等溫非絕熱反應(yīng)器　與外界有熱量交換，反應(yīng)器內(nèi)也有熱反饋，但達(dá)不到等溫條件的反應(yīng)器，如列管式固定床反應(yīng)器。

換熱可在反應(yīng)區(qū)進(jìn)行，如通過夾套進(jìn)行換熱的攪拌釜，也可在反應(yīng)區(qū)間進(jìn)行，如級(jí)間換熱的多級(jí)反應(yīng)器。

反應(yīng)器操作條件：

主要指反應(yīng)器的操作溫度和操作壓力。溫度是影響反應(yīng)過程的敏感因素，必須選擇適宜的操作溫度或溫度序列，使反應(yīng)過程在優(yōu)化條件下進(jìn)行。例如對(duì)可逆放熱反應(yīng)應(yīng)采用先高后低的溫度序列以兼顧反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率（見化學(xué)平衡）。

反應(yīng)器可在常壓、加壓或負(fù)壓（真空）下操作。加壓操作的反應(yīng)器主要用于有氣體參與的反應(yīng)過程，提高操作壓力有利于加速氣相反應(yīng)，對(duì)于總摩爾數(shù)減小的氣相可逆反應(yīng),則可提高平衡轉(zhuǎn)化率,如合成氨、合成甲醇等。提高操作壓力還可增加氣體在液體中的溶解度，故許多氣液相反應(yīng)過程、氣液固相反應(yīng)過程采用加壓操作，以提高反應(yīng)速率，如對(duì)二甲苯氧化等。

反應(yīng)器選型：

對(duì)于特定的反應(yīng)過程，反應(yīng)器的選型需綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及安全等諸方面的因素。

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(dòng)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(duì)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，甚至需要對(duì)不同的反應(yīng)器分別作出概念設(shè)計(jì)，進(jìn)行技術(shù)的和經(jīng)濟(jì)的分析以后才能確定。

除反應(yīng)器的形式以外，反應(yīng)鍋的操作方式和加料方式也需考慮。例如,對(duì)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(gè)重要因素。例如，對(duì)于放熱的可逆反應(yīng)，應(yīng)采用先高后低的溫度序列，多級(jí)、級(jí)間換熱式反應(yīng)器可使反應(yīng)器的溫度序列趨于合理。反應(yīng)器在過程工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。就全流程的建設(shè)投資和操作費(fèi)用而言，反應(yīng)器所占的比例未必很大。但其性能和操作的優(yōu)劣卻影響著前后處理及產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，對(duì)原料消耗、能量消耗和產(chǎn)品成本也產(chǎn)生重要影響。因此，反應(yīng)器的研究和開發(fā)工作對(duì)于發(fā)展各種過程工業(yè)有重要的意義。