化学反应往往有热效应相伴随，对于放热反应，需要及时移走热量，而对于吸热反应，则需及时供给热量才能维持化学反应的正常进行。利用热管换热器移走化学反应热或供给化学反应热，可以把化学反应控制在理想的温度范围内进行，从而可以得到高质量的产品，提高产量。

将热管应用于化学反应器上是近年来热管技术应用领域的又一扩展。热管组成的换热器用于化学反应器上（吸热反应或放热反应），可以控制反应器的触媒床层温度，使其逼近最佳反应温度，从而提高反应器的生产能力和产品质量。热管具有温度平展的特性，其热管的表面有很好的温度均匀性，因此用它来保持想要的恒温环境是很理想的。在化学工业中，用热管作为等温化学反应器的热源效果良好，特别是固定床催化反应器中，轴向触媒温度分布的不均匀问题可以获得较好的解决。

如某厂有一台MTBE混相反应器，设计压力为1.0 MPa，工作温度为65℃。改造前，存在的主要问题是触媒层反应温度不稳定，反应温度在触媒层分布不均匀，反应温度过高。按要求触媒层反应温度应保持在45～65℃，不能超过65℃。而现在反应温度一般在70℃左右，物料进口温度在冬季尚可，在夏季偏高（40℃左右），反应温升一直是制约该厂产品质量和产量的一个瓶颈。于是使用了由南京化工大学热管研究所设计的热管换热器进行改造。该反应器热管部分的工作过程如下：反应温度在45～65℃时，位于触媒层内部的热管内工作液体（甲醇）便汽化，然后通过热管传输到反应器外的冷凝器内，用循环水进行冷凝，冷凝后的甲醇液体在重力作用下进入热管，在工作温度下再次汽化。如此循环，最终实现将触媒层反应温度控制在45～65℃的目的。反应器热管取热部分的结构如图6-9所示。

图6-9　反应器结构（热管取热部分）(www.daowen.com)

1—热管；2—反应器筒体；3—触媒层；4—冷凝器

热管及热管换热器近年来在石油化工中的应用已愈来愈受到人们的重视。它具有结构紧凑、压降小、可以控制露点腐蚀、一端破坏不会引起两种换热流体互混等优点，不仅提高了设备的热效率，而且可靠性也大为增加，减少了停车次数。

早在20世纪70年代，国外一些研究者就开始注意到热管的一些独特特点使其可以在化学反应设备和核反应堆工程中发挥重要作用。美国加利福尼亚大学的William和Ranken首先在1976年发表了他们对热管煤气化炉及三合一热管甲烷转化反应器的研究设计结果，1979年日本公开了热管固定床催化剂反应器的专利，1981年英国公开了流化床热管化学反应器专利，1982年日本公开了热管裂解炉的专利，1983年美国华盛顿研究中心的Y.O.Parent、里海大学的H.S.Caram、康乃狄克大学的R.W.Coughlin联合发表了径向热管的氧化反应器。这些设计的特点如下：利用热管的等温性，均化床层温度得到较高的转化率和收率；利用热管的可变导特性，控制反应床温度使其不超温或过冷；利用热管的源汇分隔特性，提高设备使用的可靠性；利用热管热流体密度可调的特点，改善和强化反应设备的传热条件。应当指出的是，热管化学反应器的开发研究远比热管换热器的研究困难得多，因为涉及原料的组成、催化剂活性、停留时间等一系列因素，这就使得开发进展缓慢。但由于这种开发前景诱人，广大研究者正在不断努力之中。