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精細(xì)化工反應(yīng)器及車間工藝設(shè)計
發(fā)布時間：
2023-11-16 10:09
近些年來， 精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為迅速。 化學(xué)產(chǎn)品種類極多， 對應(yīng)生成精細(xì)化工產(chǎn)品的各類化學(xué)反應(yīng)也非常復(fù)雜。 在生產(chǎn)某些精細(xì)化工產(chǎn)品時， 相應(yīng)的生產(chǎn)車間中可能包含多個生產(chǎn)環(huán)節(jié)或類型不盡相同的化學(xué)反應(yīng)。針對不同類型的化學(xué)反應(yīng)， 都有與之對應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)器，也就是說， 化學(xué)反應(yīng)器是進(jìn)行化工生產(chǎn)的關(guān)鍵性因素。化學(xué)反應(yīng)器的選擇是否合理將直接決定產(chǎn)品的收率和質(zhì)量。
1 精細(xì)化工生產(chǎn)過程中涉及反應(yīng)的反應(yīng)特點(diǎn)
1） 化學(xué)反應(yīng)復(fù)雜。 在精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)中生產(chǎn)的化學(xué)產(chǎn)品多為有機(jī)物， 則在化學(xué)反應(yīng)器中進(jìn)行的也多是復(fù)雜的有機(jī)反應(yīng)， 諸如平行反應(yīng)、 鏈反應(yīng)等， 反應(yīng)機(jī)理及過程都較為繁雜。 在某些有機(jī)合成反應(yīng)中， 生成的不僅是所需產(chǎn)物， 還伴隨一些同分異構(gòu)體及副產(chǎn)物的生成。 因 此， 在選定合適的反應(yīng)路徑及條件的同時，還需考慮使用的反應(yīng)器是否適用于這種合成反應(yīng)， 以確保目 標(biāo)產(chǎn)物的最優(yōu)化生產(chǎn)， 并最大程度地減少副產(chǎn)物的生成。
2） 反應(yīng)物料的相態(tài)多樣化。 在合成精細(xì)化工產(chǎn)品的過程中， 涉及的化學(xué)反應(yīng)大多都不是均相的， 這就會形成各式各樣的非均相系統(tǒng)諸如液液非均相、 液固相、 氣固相等系統(tǒng)。 從非均相系統(tǒng)的角度出發(fā)， 則要求我們要考慮到有關(guān)傳質(zhì)的問題， 并將其的優(yōu)化劃入反應(yīng)器設(shè)計的范疇中。
3） 許多反應(yīng)過程熱效應(yīng)大。 很多精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中涉及的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生時都會放出大量的熱， 如在以鄰二甲苯為化工原料制備苯酐的相關(guān)反應(yīng)中， 每摩爾鄰二甲 苯的轉(zhuǎn)化會放出 1271.53kJ 的熱。 所以在實(shí)際的生產(chǎn)過程中， 為了將反應(yīng)溫度控制在一定范圍內(nèi)， 反應(yīng)器應(yīng)具有良好的傳熱效果， 否則大量的熱聚集在反應(yīng)器內(nèi)容易引發(fā)安全事故。
2 化學(xué)反應(yīng)器的相關(guān)操作
1） 間歇式操作（ 分批式操作）。 間歇式操作是指向反應(yīng)器中進(jìn)行一次加料， 在經(jīng)過一段時間的反應(yīng)后再將反應(yīng)器中的物質(zhì)全部取出的相關(guān)操作。 適合用這種操作方法進(jìn)行生產(chǎn)的相應(yīng)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程需具備反應(yīng)速度較緩慢及放熱少等特點(diǎn)， 且這種操作方法不適用于大規(guī)模的生產(chǎn)， 一般與攪拌鍋式反應(yīng)器搭配使用。
2）連續(xù)式操作。 連續(xù)式操作與間歇式操作恰好相反，是指連續(xù)將化工原料加入反應(yīng)器。 在目標(biāo)產(chǎn)物品種單一且要求生產(chǎn)量較大的情況下可使用這種操作方式， 該操作方式屬于穩(wěn)態(tài)操作， 即在反應(yīng)過程中， 相應(yīng)的工藝參數(shù)都是定值， 不能隨意改變。 這從某種程度上來說極大
地降低了工作人員的工作量和勞動強(qiáng)度， 促進(jìn)了自 動化和機(jī)械化的發(fā)展。
3） 半連續(xù)式操作（ 半分批式操作）。 半連續(xù)式操作是指部分化工原料采用連續(xù)式操作即一次性加入反應(yīng)器， 另一部分原料則采用連續(xù)式操作加入， 并按其周期進(jìn)行生產(chǎn)操作。 此操作方法的優(yōu)點(diǎn)在于技術(shù)人員可通過控制加料的速度來調(diào)節(jié)反應(yīng)的快慢， 較適用于小規(guī)模的生產(chǎn)過程。
3 車間工藝設(shè)計的基本流程
1） 合理選擇和論證工藝路徑。 2） 在確定好合理的生產(chǎn)方法后， 就要規(guī)劃和設(shè)計出具體的生產(chǎn)方案及流程，此步驟需考慮的因素較為繁雜， 主要包括操作方式及順序、 反應(yīng)設(shè)備的選擇、 化工原料的輸送等幾部分。 3）準(zhǔn)備設(shè)計所需的相關(guān)資料。 4）物料衡算。 5）能量衡算。 6）設(shè)備工藝設(shè)計。 在完成上述操作的基礎(chǔ)上， 進(jìn)行此操作。依據(jù)相關(guān)設(shè)備是否具有定型可見設(shè)備的工藝設(shè)計分為定型和非定型兩類。 7） 設(shè)計并繪制工藝的相關(guān)流程圖。 8）車間及管道的相關(guān)布置與設(shè)計。 9） 向存在的非工藝項(xiàng)目 提供相應(yīng)的設(shè)計條件及規(guī)劃要求。 10） 設(shè)置車間工藝設(shè)計的相關(guān)說明。
4 結(jié)語
隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與人民日 常需求的不斷提高， 化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程也得到了有效地推進(jìn)， 其中，精細(xì)化工產(chǎn)品更是成為人們生活不可或缺的一部分。 而在精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中最關(guān)鍵的一環(huán)是化學(xué)反應(yīng)器的設(shè)計與相關(guān)工藝的規(guī)劃， 本文簡述了精細(xì)化工反應(yīng)器的相關(guān)概念及車間工藝設(shè)計的大致流程， 以期對精細(xì)化工的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
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