釜式反应器

反应器按操作方式可分为： 　　①间歇釜式反应器,或称间歇釜。 　　操作灵活，易于适应不同操作条件和产品品种，适用于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产。间歇釜的缺点是：需有装料和卸料等辅助操作，产品质量也不易稳定。但有些反应过程，如一些发酵反应和聚合反应，实现连续生产尚有困难，至今还采用间歇釜。 　　间歇操作反应器系将原料按一定配比一次加入反应器，待反应达到一定要求后，一次卸出物料。连续操作反应器系连续加入原料，连续排出反应产物。当操作达到定态时，反应器内任何位置上物料的组成、温度等状态参数不随时间而变化。半连续操作反应器也称为半间歇操作反应器，介于上述两者之间，通常是将一种反应物一次加入，然后连续加入另一种反应物。反应达到一定要求后，停止操作并卸出物料。 　　间歇反应器的优点是设备简单，同一设备可用于生产多种产品，尤其适合于医药、染料等工业部门小批量、多品种的生产。另外，间歇反应器中不存在物料的返混，对大多数反应有利。缺点是需要装卸料、清洗等辅助工序，产品质量不易稳定。 　　②连续釜式反应器,或称连续釜 　　)。可避免间歇釜的缺点，但搅拌作用会造成釜内流体的返混。在搅拌剧烈、液体 粘度较低或平均停留时间较长的场合，釜内物料流型可视作全混流，反应釜相应地称作全混釜。在要求转化率高或有串联副反应的场合，釜式反应器中的返混现象是不利因素。此时可采用多釜串联反应器,以减小返混的不利影响，并可分釜控制反应条件。 　　大规模生产应尽可能采用连续反应器。连续反应器的优点是产品质量稳定，易于操作控制。其缺点是连续反应器中都存在程度不同的返混，这对大多数反应皆为不利因素，应通过反应器合理选型和结构设计加以抑制。 　　③半连续釜式反应器。 指一种原料一次加入，另一种原料连续加入的反应器，其特性介于间歇釜和连续釜之间。

对于特定的反应过程，反应器的选型需综合考虑技术、经济及安全等诸方面的因素。 　　反应过程的基本特征决定了适宜的反应器形式。例如气固相反应过程大致是用固定床反应器、流化床反应器或移动床反应器。但是适宜的选型则需考虑反应的热效应、对反应转化率和选择率的要求、催化剂物理化学性态和失活等多种因素，甚至需要对不同的反应器分别作出概念设计，进行技术的和经济的分析以后才能确定。 除反应器的形式以外，反应器的操作方式和加料方式也需考虑。例如,对于有串联或平行副反应的过程,分段进料可能优于一次进料。温度序列也是反应器选型的一个重要因素。例如，对于放热的可逆反应，应采用先高后低的温度序列，多级、级间换热式反应器可使反应器的温度序列趋于合理。反应器在过程工业生产中占有重要地位。就全流程的建设投资和操作费用而言，反应器所占的比例未必很大。但其性能和操作的优劣却影响着前后处理及产品的产量和质量，对原料消耗、能量消耗和产品成本也产生重要影响。因此，反应器的研究和开发工作对于发展各种过程工业有重要的意义。

当前，水源污染日趋严重和给水水质标准提高的双重压力，对给水深度处理提出了更高的要求。作为以超滤为核心技术的第三代净水工艺，也在“与时俱进”中不断寻求着自身发展。近日，在“全国给水深度处理研究会2009年年会”上，中国工程院院士李圭白就浸没式膜生物反应器（SMBR）在饮用水处理领域研究的进展情况和与会代表进行了分享，他尤其强调浸没式膜生物反应器可高效降解水源中的氨氮，能够有效地应对氨氮突发污染。同时，在浸没式膜生物反应器（SMBR）基础上构建的一体化膜混凝吸附生物反应器（MCABR）在饮用水深度净化方面优势明显。浸没式膜生物反应器（SMBR）凭借占地面积小、出水水质优良等特点已在污水处理领域得到了广泛的研究和应用。而在饮用水处理领域，浸没式膜生物反应器（SMBR）技术还相对较新。据李圭白介绍，浸没式膜生物反应器（SMBR）由于通过底部曝气，可使反应器内始终保持充足的溶解氧，因而对高氨氮原水的处理效果明显优于生物活性炭工艺（BAC），所以可以更好地解决水源水中的氨氮污染问题，包括突发性的氨氮冲击负荷。而生物活性炭工艺（BAC）则因通过活性炭吸附和生物降解的协同作用可更高效地去除水中溶解性有机物。所以，研究人员尝试在浸没式膜生物反应器（SMBR）中投加粉末活性炭（PAC），构建出膜-粉末炭吸附生物反应器（MABR），以强化对溶解性有机物的去除。实验结果表明，在UF膜截留、微生物降解、粉末炭吸附的共同作用下，BDOC去除率为70.1%；AOC的去除率为48.5%，而应用浸没式膜生物反应器（SMBR），BDOC和AOC两者的去除率分别仅为69.8%和44.3%。此外，为进一步去除以憎水性大分子有机物为主的有机物，研究人员又尝试在浸没式膜生物反应器（SMBR）中直接投加混凝剂，构建出膜混凝生物反应器（MCBR）。实验表明：在生物反应器中直接进行混凝并不会对反应器中的微生物群落造成不良影响，而且在反应器中投加聚合氯化铝（PACl）进行混凝后，膜混凝生物反应器（MCBR）对溶解性硫酸盐的去除效率比浸没式膜生物反应器（SMBR）提高了76.9个百分点，同时，出水中几乎检测不到磷，使得出水生物稳定性得到显著提高。经以上研究，以李圭白为首的研究人员又尝试在浸没式膜生物反应器（SMBR）中同时投加混凝剂和吸附剂，构建一体化膜混凝吸附生物反应器（MCABR）。实验结果表明，单独UF对进水有机物去除能力较低，对DOC和UV254的平均去除率仅为11.1%和11.4%，而传统SMBR对去DOC和UV254的除率分别提高到19.4%和16.4%，这意味着生物降解作用对去除两个指标的贡献分别为8.3%和5.0%；当聚合氯化铝（PACl）投加到反应器中之后，膜混凝生物反应器（MCBR）对DOC和UV254的去除率分别达到44.0%和54.5%，表明聚合氯化铝（PACl）的混凝作用对DOC和UV254去除的贡献分别为24.6%和38.1%；当粉末活性炭（PAC）进一步头加到系统中后，一体化膜混凝吸附生物反应器（MCABR）对两个指标的去除率分别提高到63.2%和75.6%，表明在MCABR中PAC的吸附作用对去除DOC和UV254的贡献分别为19.2%和21.1%。可见，该一体化工艺饮用水深度净化功能优良。