精細化工反應器及車間工藝設計

發布時間：

2023-11-16 10:09

近些年來，精細化工產業發展較為迅速。化學產品種類極多，對應生成精細化工產品的各類化學反應也非常復雜。在生產某些精細化工產品時，相應的生產車間中可能包含多個生產環節或類型不盡相同的化學反應。針對不同類型的化學反應，都有與之對應的化學反應器，也就是說，化學反應器是進行化工生產的關鍵性因素。化學反應器的選擇是否合理將直接決定產品的收率和質量。

1 　精細化工生產過程中涉及反應的反應特點
1）化學反應復雜。在精細化工產業中生產的化學產品多為有機物，則在化學反應器中進行的也多是復雜的有機反應，諸如平行反應、鏈反應等，反應機理及過程都較為繁雜。在某些有機合成反應中，生成的不僅是所需產物，還伴隨一些同分異構體及副產物的生成。因此，在選定合適的反應路徑及條件的同時，還需考慮使用的反應器是否適用于這種合成反應，以確保目標產物的最優化生產，并最大程度地減少副產物的生成。
2）反應物料的相態多樣化。在合成精細化工產品的過程中，涉及的化學反應大多都不是均相的，這就會形成各式各樣的非均相系統諸如液液非均相、液固相、氣固相等系統。從非均相系統的角度出發，則要求我們要考慮到有關傳質的問題，并將其的優化劃入反應器設計的范疇中。
3）許多反應過程熱效應大。很多精細化工產品生產過程中涉及的化學反應在發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反應中，每摩爾鄰二甲苯的轉化會放出 1271.53kJ 的熱。所以在實際的生產過程中，為了將反應溫度控制在一定范圍內，反應器應具有良好的傳熱效果，否則大量的熱聚集在反應器內容易引發安全事故。
2　化學反應器的相關操作
1）間歇式操作（分批式操作）。間歇式操作是指向反應器中進行一次加料，在經過一段時間的反應后再將反應器中的物質全部取出的相關操作。適合用這種操作方法進行生產的相應產品的生產過程需具備反應速度較緩慢及放熱少等特點，且這種操作方法不適用于大規模的生產，一般與攪拌鍋式反應器搭配使用。
2）連續式操作。連續式操作與間歇式操作恰好相反，是指連續將化工原料加入反應器。在目標產物品種單一且要求生產量較大的情況下可使用這種操作方式，該操作方式屬于穩態操作，即在反應過程中，相應的工藝參數都是定值，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度，促進了自動化和機械化的發展。
3）半連續式操作（半分批式操作）。半連續式操作是指部分化工原料采用連續式操作即一次性加入反應器，另一部分原料則采用連續式操作加入，并按其周期進行生產操作。此操作方法的優點在于技術人員可通過控制加料的速度來調節反應的快慢，較適用于小規模的生產過程。
3　車間工藝設計的基本流程
1）合理選擇和論證工藝路徑。 2）在確定好合理的生產方法后，就要規劃和設計出具體的生產方案及流程，此步驟需考慮的因素較為繁雜，主要包括操作方式及順序、反應設備的選擇、化工原料的輸送等幾部分。 3）準備設計所需的相關資料。 4）物料衡算。 5）能量衡算。 6）設備工藝設計。在完成上述操作的基礎上，進行此操作。依據相關設備是否具有定型可見設備的工藝設計分為定型和非定型兩類。 7）設計并繪制工藝的相關流程圖。 8）車間及管道的相關布置與設計。 9）向存在的非工藝項目提供相應的設計條件及規劃要求。 10）設置車間工藝設計的相關說明。
4　結語
隨著現代經濟的不斷發展與人民日常需求的不斷提高，化工產業的發展進程也得到了有效地推進，其中，精細化工產品更是成為人們生活不可或缺的一部分。而在精細化工產品的生產過程中最關鍵的一環是化學反應器的設計與相關工藝的規劃，本文簡述了精細化工反應器的相關概念及車間工藝設計的大致流程，以期對精細化工的發展做出貢獻。