管式反應(yīng)器可以分為固定床管式反應(yīng)器、沸騰床管式反應(yīng)器、漿液床管式反應(yīng)器(或懸浮床管式反應(yīng)器)和移動床管式反應(yīng)器,這四種管式反應(yīng)器應(yīng)用于不同的加氫工藝,操作條件有很大不同。
固定床管式反應(yīng)器是指在反應(yīng)過程中,氣體和液體反應(yīng)物流經(jīng)管式反應(yīng)器中的催化劑床層時(shí),催化劑床層保持靜止不動的管式反應(yīng)器。固定床管式反應(yīng)器按反應(yīng)物料流動狀態(tài)又分為鼓泡床、滴流床和徑向床管式反應(yīng)器。
1、鼓泡床管式反應(yīng)器適用于少量氣體和大量液體的反應(yīng),有很高的液-氣比,氣體以氣泡形式運(yùn)動,氣體與液體混合充分,溫度分布均勻,適合溫度敏感的反應(yīng)的進(jìn)行;
2、滴流床管式反應(yīng)器適用于多種氣-液-固三相反應(yīng),在石油加氫裝置大量應(yīng)用;
3、徑向床管式反應(yīng)器適用于氣-固反應(yīng)過程,在催化重整、異構(gòu)化等石油化工應(yīng)用較多。
沸騰床管式反應(yīng)器是石油加氫工業(yè)中除固定床以外應(yīng)用最多的管式反應(yīng)器形式,可以加工雜質(zhì)含量高、性質(zhì)劣質(zhì)的原料,可以根據(jù)情況從底部排出舊催化劑,從頂部補(bǔ)充新鮮催化劑,保持器內(nèi)催化劑穩(wěn)定的活性,主要用于劣質(zhì)渣油加氫過程。
漿液床管式反應(yīng)器(懸浮床管式反應(yīng)器)中催化劑是細(xì)小顆粒,均勻懸浮在油、氫混合物中,形成氣、固、液三相漿液態(tài)反應(yīng)體系,反應(yīng)后催化劑同反應(yīng)產(chǎn)物一同流出管式反應(yīng)器,不在重復(fù)利用,應(yīng)用于渣油加氫或煤液化裝置。
移動床管式反應(yīng)器是在固定床管式反應(yīng)器基礎(chǔ)上開發(fā)應(yīng)用的管式反應(yīng)器,可以實(shí)現(xiàn)催化劑的在線更新,從而保證管式反應(yīng)器內(nèi)催化劑的活性,應(yīng)用于渣油加氫裝置。
從管式反應(yīng)器器壁形式可分為冷壁式和熱壁式。冷壁式管式反應(yīng)器制造成本較低,但在介質(zhì)沖刷、腐蝕和溫度波動中易損壞,維修費(fèi)用高;熱壁管式反應(yīng)器制造費(fèi)用較大,長周期運(yùn)行安全性高。現(xiàn)在設(shè)計(jì)的加氫裝置均為熱壁式管式反應(yīng)器。
從制造上可以分為煅焊式和板焊式管式反應(yīng)器。板焊式管式反應(yīng)器比煅焊式管式反應(yīng)器制造難度小,工藝簡單,制造成本低。一般板焊式只能制造壁厚小于140mm的管式反應(yīng)器,壁厚大于140mm管式反應(yīng)器利用煅焊的方法制造。