在考虑连续反应的装置时，往往会考虑到某些简单的或理想的反应器型式。我们现将讨论这些“模型”反应器的一般特性，这里描述的第一种类型是管式反应器。

       管式反应器之所以有此名称，是由于在很多场合都采用管子形状。而管式反应器的一般定义，指的是这样一种连续操作的反应器，其中物料之一或全部，按着规定的方向作定常运动（物料在系统的一端进入，而在另一端离开）（在某些情况下，沿着反应的途径，引进一种或另一种反应物的补充物料流，也许是有益的），且各点间的流体质点没有造成沿流动方向的混合。这就是说，这种连续型式的反应器，关于它的性能的最恰当的近似描述是：当流体通过该反应器时，犹如活塞运动一样（经常称之为“活塞流反应器”）。但有几种能满足这个定义的反应器，却并不具备和管子相像的外型，将予以简单的介绍。

       管式反应器用于许多大规模的气相反应，对某些液相反应亦可使用。如在一氧化氮的氧化反应

2NO+O2＝2NO2

（这是从氨生产硝酸过程中很重要的一步）过程中，所用的管式反应器，实际上就是一些管道；此外，某些氯化反应如乙烯与氯的反应）以及烯烃的磺化反应等，也都如此。

       上述例子，涉及的都是均相反应，因此，对这些管式反应器来说，除了反应流体之外，当然是空的。管式反应器还广泛地用于催化反应，在这种反应器内装填有固体催化剂颗粒，为此，通常称作“固定床反应器”。这种反应器用于诸如合成氨、合成甲醇以及其他许多重要的非均相反应。这类反应器可以是一个大直径的圆筒体，或者可由许多平行管子组成，而管子两端像管壳式换热器那样固定于管箱上。这些管子的直径往往只有几厘米，但它的长度却可达数米。图1是“管冷式”氨合成反应器的示意图。氮与氢的混合物先从顶端通入，向下流过锻钢外筒的内壁，其目的是保持金属外筒的冷却；随后气体再转折向上，通过管束，并在其中先和热合成气热交换，接着再和催化剂热交换，以提高温度。在该反应器中，催化剂充填在列管外部的空间，并支放在栅板上。气体从列管顶端流出后，又向下通过催化剂层，并放出反应热，它在被进入的气体部分冷却后，即便离开反应器底部。

       图中还标明副线及加热装置，它们是反应器在开车和停车时所必须具备的。设计任何反应器时，不仅需要注意它在连续定常操作情况下的性能，而且还必须注意达到该状态以及停止生产时的方法，以供日常维修或发生紧急事故时所需。

       具有管式结构的管式反应器的例子甚多，也有一类反应器的外观几乎不像管子，但却仍能满足前述的一般定义，在这类反应器内，催化剂是放置在沿气流方向的逐级多孔板上的。这类反应器被用于反应

2SO2+O2＝2SO3

还有一种装置用于“铂重整”反应，这种反应器，基本上由一个圆筒形外壳和两个钻有许多小孔的内同心圆筒所构成，催化剂就充填在这两个内套筒之间的环隙空间内。反应气体进入外筒和第一个内筒间的环隙后，分布至各个小孔，并径向地通过催化剂层而达内筒，最后离开。这时，气体的流动虽然是径向的，但各点间并未造成沿流动方向的混合，从这点来说，系统是满足管式反应器的一般定义的。

       在所有这类反应器中，反应流体的组成必然沿流动方向而变化，但是，在与流动方向相垂直的方向上，组成也可能变化，这种变化是由于温度梯度或速度梯度所造成。

       管式反应器有时是绝热操作，有时也可通过管壁进行热交换。在前一种情况下，如果反应是放热的，则沿着流动方向，温度当然会升高，如果反应是吸热的，则温度会降低。诚然，在很多实例中，反应物在进入反应区前，需预热（如前述合成氨生产中的热交换），否则反应将太缓慢。但是，一旦反应开始进行，就需要通过管壁移去热量，否则，温度上升过高，会引起一些并不希望的反应。图2表示管式反应器在绝热和非绝热操作情况下的轴向温度变化。在非绝热操作时，不论外部冷却如何，由于初始反应速度较快，温度先趋向于上升；随后，反应流体的温度又开始下降，这是由于反应放热速率已低于通过管壁传热速率之故。

       横向（或径向）的温度变化，特别是在反应流体和催化剂（如果有的话）的导热系数较低时可能会出现。对放热反应来说，温度的最高点位于反应器中离开散热表面最远的部位，它可能对反应会产生相当大的影响。图3表明在SO2氧化反应的催化剂层内的温度等高线。反应器的器壁维持在197℃，但可看到，虽然该圆柱形反应器的内径仅2英寸，但在催化剂内部，温度竟高达520℃。

       图中所示的这种“热点”的存在，可能会导致极其有害的影响。例如在高压下进行甲醇合成反应

CO+2H2＝CH3OH

如果催化剂中任何区域的温度过高，就可能会引起不希望的化学反应，如生成甲烷。

       为了有效地移走热量，圆筒状管式反应器的直径显然应该取得小些，以缩短热量向器壁传导的距离。如果由于各种不得已的原因，而必需用大直径时，或者催化剂是放置在大型搁板上时，则需要在催化剂层内埋置冷却盘管。

       有一种引人注目的反应器，是采用汞来冷却的，这种反应器被用于邻苯二甲酸酐生产的工艺过程之一。萘汽化进入空气流后，通过一管式反应器，该反应器中有多达3000根平行排列的管子，直径1～2厘米，长达3米，每根管子内均充填有粒状催化剂。这种反应器的结构和管壳式热交换器相像，反应热可很有效地通过管外沸腾的汞而被移走，汞蒸气在器外经冷凝后再循环使用。严格地控制温度在350℃左右，这对该反应来说是很必要的，它可以减少生成副产物顺丁烯二酸酐和二氧化碳。