精細(xì)化工反應(yīng)器及車間工藝設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間：

2023-11-16 10:09

近些年來(lái)，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(duì)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(shí)，相應(yīng)的生產(chǎn)車間中可能包含多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)或類型不盡相同的化學(xué)反應(yīng)。針對(duì)不同類型的化學(xué)反應(yīng)，都有與之對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)器，也就是說(shuō)，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(guò)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(guò)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(shí)，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(guò)程中，涉及的化學(xué)反應(yīng)大多都不是均相的，這就會(huì)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(wèn)題，并將其的優(yōu)化劃入反應(yīng)器設(shè)計(jì)的范疇中。
3）許多反應(yīng)過(guò)程熱效應(yīng)大。很多精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中涉及的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生時(shí)都會(huì)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(huì)放出 1271.53kJ 的熱。所以在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)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(guò)一段時(shí)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(guò)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(guò)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(lái)說(shuō)極大
地降低了工作人員的工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度，促進(jìn)了自動(dòng)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(guò)控制加料的速度來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)的快慢，較適用于小規(guī)模的生產(chǎn)過(guò)程。
3　車間工藝設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)。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(jiàn)設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)分為定型和非定型兩類。 7）設(shè)計(jì)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(jì)。 9）向存在的非工藝項(xiàng)目提供相應(yīng)的設(shè)計(jì)條件及規(guī)劃要求。 10）設(shè)置車間工藝設(shè)計(jì)的相關(guān)說(shuō)明。
4　結(jié)語(yǔ)
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(guò)程中最關(guān)鍵的一環(huán)是化學(xué)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與相關(guān)工藝的規(guī)劃，本文簡(jiǎn)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(jì)的大致流程，以期對(duì)精細(xì)化工的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。