在化工行業(yè)中，反應(yīng)設(shè)備的類型多樣，每一種設(shè)備都有其獨(dú)特的危險特性及操作要求。了解和掌握這些設(shè)備的分類、危險特性以及安全運(yùn)行的基本要求，對于確?；どa(chǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。今天，我們將深入討論這些關(guān)鍵內(nèi)容，幫助大家更好地應(yīng)對實(shí)際工作中的各種挑戰(zhàn)，確保生產(chǎn)過程的安全可控。

考點(diǎn)：化工反應(yīng)設(shè)備類型、危險特性及安全運(yùn)行的基本要求

(一)定義

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，為化學(xué)反應(yīng)提供反應(yīng)空間和反應(yīng)條件的裝置稱為反應(yīng)設(shè)備或反應(yīng)器。它是石油、化工、醫(yī)藥、生物、橡膠、染料等行業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備之

一，主要用于完成氧化、氫化、磺化、烴化、水解、裂解、聚合、縮合及物料混合、溶解、傳熱和懸浮液制備等工藝過程，使物質(zhì)發(fā)生質(zhì)的變化，生成新的物質(zhì)而得到所需要的中間產(chǎn)物或最終產(chǎn)品?？梢?，反應(yīng)器對產(chǎn)品生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量起著決定作用。

(二)常用反應(yīng)設(shè)備的類型

(1)管式反應(yīng)器。由長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。氣體和液體通過固定的或運(yùn)動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。

(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。

(三)反應(yīng)設(shè)備的危險性

反應(yīng)設(shè)備中的化學(xué)反應(yīng)需在一定的條件(壓力、溫度、催化劑等)下進(jìn)行。因此，反應(yīng)設(shè)備屬于維持一定壓力、完成化學(xué)反應(yīng)的壓力容器，通常還裝設(shè)一些加熱(冷卻)裝置、觸媒筐和攪拌器，以便于對反應(yīng)進(jìn)行控制。此外，由于涉及反應(yīng)器物系配置、投料速度、投料量、升溫冷卻系統(tǒng)、檢測、顯示、控制系統(tǒng)以及反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、攪拌、安全裝置、泄壓系統(tǒng)等。反應(yīng)設(shè)備具有較大的危險性，易于引發(fā)各類事故，如檢修中未進(jìn)行徹底置換、違章動火、物料性能不清、開車程序不嚴(yán)格、操作中超壓和泄漏造成的爆炸事故，因泄漏嚴(yán)重、違章進(jìn)入釜內(nèi)作業(yè)造成的中毒事故等。

(1)固有危險性

①物料：化工反應(yīng)設(shè)備中的物料大多屬于危險化學(xué)品，如果物料屬于自燃點(diǎn)和閃點(diǎn)較低的物質(zhì)，一旦泄漏后，會與空氣形成爆炸性混合物，遇到點(diǎn)火源(明火、火花、靜電等)，可能引起火災(zāi)爆炸，如果物料屬于毒害品，一旦泄漏，可能造成人員中毒窒息。

②設(shè)備裝置：反應(yīng)器設(shè)計(jì)不合理、設(shè)備結(jié)構(gòu)形狀不連續(xù)、焊縫布置不當(dāng)?shù)龋赡芤饝?yīng)力集中，材質(zhì)選擇不當(dāng)，制造容器時焊接質(zhì)量達(dá)不到要求，以及熱處理不當(dāng)?shù)?，可能使材料韌性降低。容器殼體受到腐蝕性介質(zhì)的侵蝕，強(qiáng)度降低或安全附件缺失等，均有可能使容器在使用過程中發(fā)生爆炸。

(2)操作過程危險性

①反應(yīng)失控引起火災(zāi)爆炸：許多化學(xué)反應(yīng)，如氧化、氯化、硝化、聚合等，均為強(qiáng)放熱反應(yīng)，若反應(yīng)失控或突遇停電、停水，造成反應(yīng)熱蓄積，反應(yīng)釜內(nèi)溫度急劇升高、壓力增大，超過其耐壓能力，會導(dǎo)致容器破裂，不穩(wěn)定的過熱液體會引起二次爆炸(蒸汽爆炸)，噴出的物料再迅速擴(kuò)散，反應(yīng)釜周圍空間被可燃液體的霧滴或蒸汽籠罩，遇點(diǎn)火源還會發(fā)生三次爆炸(混合氣體爆炸)，導(dǎo)致反應(yīng)失控的主要原因有反應(yīng)熱未能及時移出、反應(yīng)物料沒有均勻分散和操作失誤等。

②反應(yīng)容器中高壓物料竄入低壓系統(tǒng)引起爆炸：與反應(yīng)容器相連的常壓或低壓設(shè)備，由于高壓物料竄入，超過反應(yīng)容器承壓極限，從而發(fā)生物理性容器爆炸。

③水蒸氣或水漏入反應(yīng)容器發(fā)生事故：如果加熱用的水蒸氣、導(dǎo)熱油或冷卻用的水漏入反應(yīng)釜、蒸餾釜，可能與釜內(nèi)的物料發(fā)生反應(yīng)，分解放熱，造成溫度、壓力急劇上升，物料沖出，發(fā)生火災(zāi)事故。

④蒸餾冷凝系統(tǒng)缺少冷卻水發(fā)生爆炸：物料在蒸餾過程中，如果塔頂冷凝器冷卻水中斷，而釜內(nèi)的物料仍在繼續(xù)蒸餾循環(huán)，會造成系統(tǒng)由原來的常壓或負(fù)壓狀態(tài)變成正壓，超過設(shè)備的承受能力發(fā)生爆炸。

⑤容器受熱引起爆炸事故：反應(yīng)容器由于外部可燃物起火，或受到高溫?zé)嵩礋彷椛?，引起容器?nèi)溫度急劇上升，壓力增大發(fā)生沖料或爆炸事故。

⑥物料進(jìn)出容器操作不當(dāng)引發(fā)事故：很多低閃點(diǎn)的甲類易燃液體通過液泵或抽真空的辦法從管道進(jìn)入反應(yīng)釜、蒸餾釜，這些物料大多數(shù)屬絕緣導(dǎo)電性較差，如果物料流速過快，會造成積聚的靜電不能及時導(dǎo)除，發(fā)生燃燒爆炸事故。

(四)反應(yīng)器安全運(yùn)行的基本要求

(1)必須有足夠的反應(yīng)容積，以保證設(shè)備具有一定的生產(chǎn)能力。保證物料在設(shè)備中有足夠的停留時間，使反應(yīng)物達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)化率。

(2)有良好的傳質(zhì)性能，使反應(yīng)物料之間或與催化劑之間達(dá)到良好的接觸。

(3)適當(dāng)?shù)臏囟认逻M(jìn)行。

(4)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕能力，并要求運(yùn)行可靠，經(jīng)濟(jì)適用。

(5)在滿足工藝條件的前提下，結(jié)構(gòu)盡量合理，并具有進(jìn)行原料混合和攪拌的性能，易加工。

(6)材料易得到，價格便宜。

(7)操作方便，易于安裝、維護(hù)和檢修。

練習(xí) ：【多選】H 公司的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，主要反應(yīng)設(shè)備有：氫化塔、氧化塔、鹽酸合成爐等。關(guān)于反應(yīng)設(shè)備風(fēng)險的說法，正確的有()。

A.反應(yīng)失控引起火災(zāi)爆炸

B.高壓物料竄入低壓系統(tǒng)引起超壓事故

C.蒸汽或水漏入反應(yīng)容器發(fā)生事故

D.鹽酸合成爐發(fā)生溢流事故

E.容器受熱引起爆炸事故

【參考答案】ABCE

【解析】反應(yīng)設(shè)備在生產(chǎn)操作過程中主要存在以下風(fēng)險：

(1)反應(yīng)失控引起火災(zāi)爆炸。

(2)反應(yīng)容器中高壓物料竄入低壓系統(tǒng)引起爆炸。

(3)水蒸氣或水漏入反應(yīng)容器發(fā)生事故

(4)蒸餾冷凝系統(tǒng)缺少冷卻水發(fā)生爆炸。

(5)容器受熱引起爆炸事故。

(6)物料進(jìn)出容器操作不當(dāng)引發(fā)事放。

感謝大家的參與和努力，希望大家能夠?qū)⒔裉鞂W(xué)到的知識運(yùn)用到實(shí)際工作中，有效預(yù)防和控制潛在的安全風(fēng)險。