化學反應工程實驗裝置的批式反應器又名分批式反應器,批次反應器或間歇反應器。此類型反應器的操作方式顧名思義就是以批次為單位,將反應原料分批次加入反應器中進行反應,待反應完成或是到到達預定時間,得到所需的轉化率后,停止反應,同時將所有產品取出,并在下一批次操作前,視情況將反應器的內部進行清理,即完成這一批次的操作流程。特點是所有的操作流程都是以分批方式進行,因此在每一批次的反應過程中均不受前后批次操作的影響。在反應系統(tǒng)方面,批式反應器zui常用于液相反應,固相及液-固混合相也適用,但氣相反應則較不適合,因為其所能處理的量少,而且反應過程中操作不易,只有在像是氣體成分分析時,樣品量少且需要數據的情況下,才會使用精密的批式反應裝置(如氣相層析儀)來進行分析,一般在處理大量氣體反應時,則大多以連續(xù)式反應器為主。操作過程中包含進料、卸料以及清理設備等步驟,有相當長的非反應時間以及勞動力需求,因此,批式反應器通常應用于規(guī)模與產量較小的產業(yè),如食品、藥品、精密化學品等產品的制造。
化學反應工程實驗裝置一般于實驗室中所使用的反應器,通常體積較小而且結構簡單,例如在實驗室僅需一個燒杯、一支試管即可進行一項簡單的化學反應,而在工業(yè)上所使用的反應器,通常體積巨大、結構復雜,同時又不單單只進行化學反應,內部除了反應過程之外常伴隨質傳、熱傳、物料輸送等工業(yè)程序。在化工生產中,反應器是相當重要的生產設備,約占生產設備總投資額的15-20%,并可依不同的生產流程與操作條件,調整反應器的規(guī)格與形式,舉凡如煉油廠的輕油裂解爐、煉鋼廠的高爐、塑膠工廠的聚合反應器、制藥廠的藥物合成裝置、釀酒廠的酒精發(fā)酵槽等,均是反應器的應用。
化學反應工程實驗裝置是將一個或數個物質經由化學變化轉變?yōu)榱硪环N物質的過程。反應器則是借由控制化學反應的進行,將原先不具有經濟價值的原料轉變?yōu)樯虡I(yè)化的產品,是化工生產中的核心設備之一,其性能優(yōu)劣會直接影響整個生產流程。因此,設計一個具穩(wěn)定生產、低耗能,同時又具備安全與環(huán)保的反應器即是化學工程師的主要任務。當原料在反應器內進行反應時,除了化學變化之外,也會伴隨著一些物理變化的產生(如溫度、濃度變化),兩者在操作過程中會交互影響,影響zui終產率、設備穩(wěn)定度、操控難度等。這些問題在尺度較小而且簡易的實驗室反應器中較不顯著,但在規(guī)模較大的工業(yè)反應器中往往會造成大量的工程問題,所以了解化學反應相關的基本理論即是反應器設計的重點之一,其中包含化學動力學、反應機構、化學平衡、反應速率方程式、物理相態(tài)(固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài))、吸(放)熱反應、催化劑等理論。