热管是一种具有高导热性能的传热元件，它依靠自身内部液体工质的汽液相变传输热量而无需外加动力。具有传热效率高、可靠性和等温性能好、热流密度可以自动调节、热流方向具有可变性、热二极管和热开关特性以及热管形状结构可以按需要灵活布置等特点。本文将热管技术应用于可逆放热反应的固定床催化反应器中，旨在研究开发一种新型的换热式固定床反应器，改善反应器的轴向温度分布藉以提高可逆放热反应的平衡转化率、克服外循环冷却反应器用于可逆放热反应所存在的诸如物料返混、动力消耗大、轴向温度分布序列不合理等弊端，达到简化系统节省投资、提高反应器可靠性和催化剂利用率的目的。　　 本文以蒸汽裂解碳四馏分中的异丁烯组分和甲醇为原料合成甲基叔丁基醚(MTBE)-可逆放热反应为背景，在借鉴前人在热管反应器领域取得的研究成果的基础上，开展了一系列开发研究工作。主要内容包括：(1)全面分析了合成甲基叔丁基醚反应过程的特点以及反应动力学与热力学平衡的关系；(2)考察了热管内部工质的流型状况、热管的启动性能，测定了催化床层的流动传热性能；(3)建立了描述反应过程的拟均相二维数学模型，并对相关工艺条件进行了数值模拟；(4)设计制作了一套热管反应器热模实验装置，进行了较为系统的合成MTBE反应过程的研究；(5)设计建造了两台工业规模的热管反应器，并应用于20000吨/年MTBE生产装置的扩能改造中。　　 本论文主要结论如下：　　 1、在分析回路热管工作原理、结构形式、传热极限和充液量要求等内容的基础上，构思了回路热管反应器的蒸发段结构形式，并根据催化床层反应温度的要求选择甲醇作为热管的工作介质。　　 2、回路热管蒸发段可视化试验、热管启动性能试验和催化床层的流动传热试验结果表明：　　 (1)具有一定倾斜角度的蛇形热管，能够抑制造成传热不利的分层流。具有一定倾斜角度的蛇形热管的启动性能优于水平蛇形热管；　　 (2)热管的最佳充液率为90％；　　 (3)试验获得了催化床层内热管外壁的对流换热系数准数方程：　　 Nud=2.658Ped0.5Rep-0.1134　　 3、建立了描述醚化反应特性的拟均相二维数学模型，利用显示差分方法对模型进行了数值求解。　　 4、热管反应器合成MTBE试验结果表明：a)蛇形回路热管反应器能够满足轻烃醚化反应过程快速移出反应热的需要，操作平稳、温度控制灵活；b)热管反应器轴向温度分布首先呈逐渐上升。而后呈逐渐降低序列，有利于可逆放热反应平衡转化率的提高；c)在本文的试验范围内，反应器进料温度在30℃～40℃范围内，控制热管工作温度在30℃～35℃范围，反应器出口的异丁烯转化率可达93％～95％，床层热点温度不大于65℃，床层轴向温度分布较合理。　　 5、模拟设计对比结果表明，在同等规模下回路热管反应器床层轴向温度分布有利于平衡转化率的提高，催化剂利用率较固定床外循环冷却反应器高、动能消耗和床层压降低。　　 6、热管反应器工业运行数据表明，床层平均温度较原混相床反应器低5～8℃，副产物MSBE降低了50％。　　 热管反应器工业应用的成功，证明热管技术在化学工业中应用的优越性，为该类反应器在化工领域的应用奠定了基础。