反應過程的基本特征決定了適宜的反應器形式。例如氣固相反應過程大致是用固定床反應器、流化床反應器或移動床反應器。但是適宜的選型則需考慮反應的熱效應、對反應轉(zhuǎn)化率和選擇率的要求、催化劑物理化學性態(tài)和失活等多種因素。
不銹鋼反應器的操作方式和加料方式也需考慮。例如，對于有串聯(lián)或平行副反應的過程，分段進料可能優(yōu)于一次進料。溫度序列也是反應器選型的一個重要因素。例如，對于放熱的可逆反應，應采用先高后低的溫度序列，多級、級間換熱式反應器可使反應器的溫度序列趨于合理。
下面主要介紹釜式反應器、管式反應器、塔式反應器、固定床反應器、流化床反應器。
①. 釜式反應器
釜式反應器也稱槽式、鍋式反應器，它是各類反應器中結構較為簡單且應用較廣的一種。主要應用于液-液均相反應過程，在氣-液、液-液非均相反應過程中也有應用。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)過程中應用最多。釜式反應器具有適用的溫度和壓力范圍寬、適應性強、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，應用此類反應器最為普遍。
②. 管式反應器
管式反應器主要用于氣相、液相、氣-液相連續(xù)反應過程，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，從另一端連續(xù)流出，便達到了要求的轉(zhuǎn)化率。由于管式反應器能承受較高的壓力，故用于加壓反應尤為合適，例如油脂或脂肪酸加氫生產(chǎn)高碳醇、裂解反應用的管式爐便是管式反應器。此種反應器具有容積小、比表面大、返混少、反應混合物連續(xù)性變化、易于控制等優(yōu)點。但若反應速度較慢時，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，目前也開始改用連續(xù)操作的管式反應器。管式反應器的長徑比較大，與釜式反應器相比在結構上差異較大，有直管式、盤管式、多管式等。
③. 塔式反應器
塔式反應器的長徑比介于釜式和管式之間。主要用于氣-液反應，常用的有鼓泡塔、填料塔、板式塔。最常用的是鼓泡塔式反應器，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有擴大段、液滴捕集器等。反應氣體通過分布器上的小孔以鼓泡形式通過液層進行化學反應，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。當吸收或反應過程熱效應不大時，可采用夾套換熱裝置，熱效應較大時，可在塔內(nèi)增設換熱蛇管或采用塔外換熱裝置，也可以利用反應液蒸發(fā)的方法帶走熱量。
④. 固定床反應器
固定床板反應器是指流體通過靜止不動的固體物料所形成的床層而進行化學反應的設備。以氣-固反應的固定床反應器最常見。固定床反應器根據(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。單段式固定床反應器結構簡單、造價便宜、反應器體積利用率高。多段式是在圓筒體反應器內(nèi)設有多個催化劑床層，在各床層之間可采用多種方式進行反應物料的換熱。其特點是便于控制調(diào)節(jié)反應溫度，防止反應溫度超出允許范圍。
⑤. 流化床反應器
細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，稱為流化床反應器。流化床反應器多用于氣-固反應過程。當原料氣通過反應器催化劑床層時，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)化的催化劑表面進行化學反應，此時的催化劑床層即為流化床，也叫沸騰床。流化床反應器的形式很多，但一般都由殼體、內(nèi)部構件、固體顆粒裝卸設備及氣體分布、傳熱、氣固分離裝置等構成。流化床反應器也可根據(jù)床層結構分為圓筒式、圓錐式和多管式等類型。
不同類型反應器在工業(yè)生產(chǎn)中的適用情況見表6.2。不同結構形式的反應器在工業(yè)裝置中的應用舉例見表6.3。
