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精细化工反应器及车间工艺设计

发布时间：

2023-11-16 10:09

近些年来， 精细化工产业发展较为迅速。 化学产品种类极多， 对应生成精细化工产品的各类化学反应也非常复杂。 在生产某些精细化工产品时， 相应的生产车间中可能包含多个生产环节或类型不尽相同的化学反应。针对不同类型的化学反应， 都有与之对应的化学反应器，也就是说， 化学反应器是进行化工生产的关键性因素。化学反应器的选择是否合理将直接决定产品的收率和质量。

1 　 精细化工生产过程中涉及反应的反应特点
1） 化学反应复杂。 在精细化工产业中生产的化学产品多为有机物， 则在化学反应器中进行的也多是复杂的有机反应， 诸如平行反应、 链反应等， 反应机理及过程都较为繁杂。 在某些有机合成反应中， 生成的不仅是所需产物， 还伴随一些同分异构体及副产物的生成。 因 此， 在选定合适的反应路径及条件的同时，还需考虑使用的反应器是否适用于这种合成反应， 以确保目 标产物的最优化生产， 并最大程度地减少副产物的生成。
2） 反应物料的相态多样化。 在合成精细化工产品的过程中， 涉及的化学反应大多都不是均相的， 这就会形成各式各样的非均相系统诸如液液非均相、 液固相、 气固相等系统。 从非均相系统的角度出发， 则要求我们要考虑到有关传质的问题， 并将其的优化划入反应器设计的范畴中。
3） 许多反应过程热效应大。 很多精细化工产品生产过程中涉及的化学反应在发生时都会放出大量的热， 如在以邻二甲苯为化工原料制备苯酐的相关反应中， 每摩尔邻二甲 苯的转化会放出 1271.53kJ 的热。 所以在实际的生产过程中， 为了将反应温度控制在一定范围内， 反应器应具有良好的传热效果， 否则大量的热聚集在反应器内容易引发安全事故。
2　 化学反应器的相关操作
1） 间歇式操作（ 分批式操作）。 间歇式操作是指向反应器中进行一次加料， 在经过一段时间的反应后再将反应器中的物质全部取出的相关操作。 适合用这种操作方法进行生产的相应产品的生产过程需具备反应速度较缓慢及放热少等特点， 且这种操作方法不适用于大规模的生产， 一般与搅拌锅式反应器搭配使用。
2）连续式操作。 连续式操作与间歇式操作恰好相反，是指连续将化工原料加入反应器。 在目标产物品种单一且要求生产量较大的情况下可使用这种操作方式， 该操作方式属于稳态操作， 即在反应过程中， 相应的工艺参数都是定值， 不能随意改变。 这从某种程度上来说极大
地降低了工作人员的工作量和劳动强度， 促进了自 动化和机械化的发展。
3） 半连续式操作（ 半分批式操作）。 半连续式操作是指部分化工原料采用连续式操作即一次性加入反应器， 另一部分原料则采用连续式操作加入， 并按其周期进行生产操作。 此操作方法的优点在于技术人员可通过控制加料的速度来调节反应的快慢， 较适用于小规模的生产过程。
3　 车间工艺设计的基本流程
1） 合理选择和论证工艺路径。 2） 在确定好合理的生产方法后， 就要规划和设计出具体的生产方案及流程，此步骤需考虑的因素较为繁杂， 主要包括操作方式及顺序、 反应设备的选择、 化工原料的输送等几部分。 3）准备设计所需的相关资料。 4）物料衡算。 5）能量衡算。 6）设备工艺设计。 在完成上述操作的基础上， 进行此操作。依据相关设备是否具有定型可见设备的工艺设计分为定型和非定型两类。 7） 设计并绘制工艺的相关流程图。 8）车间及管道的相关布置与设计。 9） 向存在的非工艺项目 提供相应的设计条件及规划要求。 10） 设置车间工艺设计的相关说明。
4　 结语
随着现代经济的不断发展与人民日 常需求的不断提高， 化工产业的发展进程也得到了有效地推进， 其中，精细化工产品更是成为人们生活不可或缺的一部分。 而在精细化工产品的生产过程中最关键的一环是化学反应器的设计与相关工艺的规划， 本文简述了精细化工反应器的相关概念及车间工艺设计的大致流程， 以期对精细化工的发展做出贡献。

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