3.2.4工艺条件与反应器的选择

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化工与制药工艺作业指导书

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化工与制药工艺作业指导书第1章绪论 (3)1.1 化工与制药工艺概述 (3)1.1.1 化工工艺 (3)1.1.2 制药工艺 (3)1.2 工艺流程与设备选择 (3)1.2.1 工艺流程 (4)1.2.2 设备选择 (4)第2章物料处理 (4)2.1 物料的储存与输送 (4)2.1.1 储存原则 (4)2.1.2 储存设施 (5)2.1.3 输送原则 (5)2.1.4 输送方式 (5)2.2 物料的预处理与粉碎 (5)2.2.1 预处理目的 (5)2.2.2 干燥 (5)2.2.3 筛分 (5)2.2.4 混合 (6)2.2.5 粉碎 (6)第3章混合与搅拌 (6)3.1 混合设备与工艺 (6)3.1.1 混合设备概述 (6)3.1.2 容器式混合设备 (6)3.1.3 螺旋式混合设备 (6)3.1.4 流态化混合设备 (6)3.1.5 混合工艺 (7)3.2 搅拌设备与工艺 (7)3.2.1 搅拌设备概述 (7)3.2.2 桨式搅拌器 (7)3.2.3 涡轮式搅拌器 (7)3.2.4 锚式搅拌器 (7)3.2.5 搅拌工艺 (7)3.2.6 搅拌设备的选择与优化 (7)第4章反应工程 (7)4.1 化学反应类型与设备 (8)4.1.1 化学反应类型 (8)4.1.2 反应设备 (8)4.2 反应条件优化与控制 (8)4.2.1 反应条件优化 (8)4.2.2 反应控制 (8)第5章蒸馏与萃取 (9)5.1 蒸馏原理与设备 (9)5.1.1 蒸馏原理 (9)5.1.2 蒸馏设备 (9)5.2 萃取原理与设备 (9)5.2.1 萃取原理 (9)5.2.2 萃取设备 (10)第6章吸收与吸附 (10)6.1 吸收工艺与设备 (10)6.1.1 吸收工艺原理 (10)6.1.2 吸收设备 (10)6.1.3 影响吸收效果的因素 (10)6.2 吸附工艺与设备 (11)6.2.1 吸附工艺原理 (11)6.2.2 吸附设备 (11)6.2.3 影响吸附效果的因素 (11)6.2.4 吸附剂的再生 (11)第7章冷冻与干燥 (11)7.1 冷冻工艺与设备 (11)7.1.1 冷冻工艺原理 (11)7.1.2 冷冻设备类型及特点 (11)7.1.3 冷冻工艺操作要点 (11)7.1.4 冷冻工艺在化工与制药中的应用 (12)7.2 干燥工艺与设备 (12)7.2.1 干燥工艺原理 (12)7.2.2 干燥设备类型及特点 (12)7.2.3 干燥工艺操作要点 (12)7.2.4 干燥工艺在化工与制药中的应用 (12)第8章膜分离技术 (12)8.1 膜分离原理与设备 (12)8.1.1 膜分离原理 (12)8.1.2 膜分离设备 (13)8.2 膜分离工艺与应用 (13)8.2.1 膜分离工艺 (13)8.2.2 膜分离应用 (13)第9章结晶与粉碎 (14)9.1 结晶原理与设备 (14)9.1.1 结晶原理 (14)9.1.2 结晶设备 (14)9.2 粉碎工艺与设备 (14)9.2.1 粉碎工艺 (14)9.2.2 粉碎设备 (15)第10章工艺安全与环保 (15)10.1 工艺安全 (15)10.1.1 安全生产责任制 (15)10.1.2 安全生产规章制度 (15)10.1.3 危险源识别与风险评估 (15)10.1.4 安全防护设施 (15)10.1.5 安全生产培训与演练 (15)10.2 环保措施与设备 (15)10.2.1 环保法规与标准 (15)10.2.2 废水处理 (16)10.2.3 废气处理 (16)10.2.4 固废处理 (16)10.2.5 环保设备运行与维护 (16)10.3 药品生产质量管理规范(GMP)与工艺优化 (16)10.3.1 GMP管理原则 (16)10.3.2 工艺流程优化 (16)10.3.3 清洁生产 (16)10.3.4 检测与监控 (16)10.3.5 档案管理与追溯体系 (16)第1章绪论1.1 化工与制药工艺概述化工与制药工艺是指将原料通过一系列物理、化学或生物化学变化,转化为目标产品的技术过程。

萃取反萃反应器-概述说明以及解释

萃取反萃反应器-概述说明以及解释

萃取反萃反应器-概述说明以及解释1.引言1.1 概述萃取反应器是一种将传统萃取和反应同时进行的装置,它结合了两种过程的优点,能够在化学反应中实现高效的物质转化和纯度提高。

该技术在化工、制药、环保等领域具有广泛的应用前景。

传统的萃取过程是将溶剂与待处理物质接触,在相间分配的基础上实现分离纯化的过程。

而传统的化学反应则是将反应物加入反应器中,在特定条件下促使反应发生,得到所需的产物。

萃取反应器的出现使这两个过程得以有机地结合在一起,从而在反应过程中降低成本、提高产率、提高纯度,具有非常重要的意义。

萃取反应器的核心原理在于利用分相和相间分配的特性。

在反应过程中,通过在反应物和产物之间选择适当的溶剂或相环境,可以实现反应物与产物在不同相中的分配情况不同,从而实现产物的分离。

这种分离性能的提高对于反应物在反应过程中的转化率和产物纯度具有重要作用。

萃取反应器的应用领域非常广泛。

在化工领域,它可以用于有机合成的优化和催化反应的改进,通过合理设计反应条件和选择合适的相环境,实现高效的转化和选择性。

在制药工业中,萃取反应器可以用于实现药物合成中的纯化和分离,提高药物的纯度和产率。

在环保领域,萃取反应器可以用于处理废水、废气中的污染物,减少环境负荷。

总结而言,萃取反应器的出现是化学工程领域的一大突破,它在提高反应效率、降低成本、改善产物纯度等方面具有重要作用。

随着科学技术的不断发展和创新,相信萃取反应器在未来的发展中将有更广阔的应用前景。

文章结构部分的内容如下:1.2 文章结构本文共分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分介绍本文的主题和目的,概述了萃取反应器的基本定义和原理,并阐明了本文的研究意义和重要性。

正文部分包括了两个主要内容:萃取反应器的定义和原理以及其应用领域。

第2.1节将详细介绍萃取反应器的定义和工作原理,包括其基本结构、操作过程和萃取原理。

第2.2节将探讨萃取反应器在不同领域的应用,例如化学工业、环境保护、生物技术等,并通过举例说明其在实际应用中的作用和优势。

反应器型式和操作方式的选择

反应器型式和操作方式的选择
在考虑生产效率、产品质量、设备投资等因素的基 础上,进行综合经济效益评估,选择最为经济合理 的操作方式。
03
各类反应器适用场景及特点
釜式反应器
适用场景
适用于液-液、液-固相反应及反应过 程中有固体生成的场合,如酯化、硝 化、磺化等反应。
特点
结构简单,操作方便,传热面积大, 传热效果好,适用于间歇操作。
反应器分类
根据反应的特点和需求,反应器可分为釜式反应器、管式反应器 、塔式反应器、固定床反应器和流化床反应器等。
Байду номын сангаас
常见反应器型式介绍
釜式反应器
管式反应器
塔式反应器
固定床反应器
流化床反应器
适用于液相或气液相反应 ,具有结构简单、操作方 便、传热效果好等优点。
适用于气固相或气液相连 续反应,具有结构紧凑、 传热效率高、反应时间短 等特点。
适用于气固相或气液相逆 流接触反应,具有处理能 力大、传质效率高、操作 弹性大等优势。
适用于气固相或液固相反 应,具有催化剂不易磨损 、反应温度均匀、易于控 制等优点。
适用于气固相或液固相反 应,具有传热传质效果好 、催化剂活性高、操作灵 活等特点。
选型原则及影响因素
选型原则
在选择反应器型式时,应遵循满足工艺要求、保证产品质量、提高经济效益等 原则。
影响因素
反应器选型受到反应物性质、反应条件、催化剂性质、传热传质要求等多种因 素的影响。因此,在选型时需综合考虑这些因素,选择最适合的反应器型式。
02
操作方式选择依据
连续操作与间歇操作比较
连续操作
物料连续进入和离开反应器,反 应过程中各参数保持恒定,生产 效率高,产品质量稳定。
间歇操作

乙苯脱氢制苯乙烯反应工段毕业设计

乙苯脱氢制苯乙烯反应工段毕业设计

乙苯脱氢制苯乙烯反应工段毕业设计摘要苯乙烯是最重要的基本有机化工原料之一。

本文介绍了国内外苯乙烯的现状及发展概况,苯乙烯反应的工艺条件,乙苯脱氢制苯乙烯催化剂,苯乙烯的生产方法和生产工艺。

本设计以年处理量30万吨乙苯为生产目标,采用乙苯二段绝热氧化脱氢制苯乙烯的工艺方法,对整个工段进行工艺设计和设备选型。

根据设计任务书的要求对整个工艺流程进行了物料衡算和热量衡算,并利用流程设计模拟软件Aspen Plus对整个工艺流程进行了全流程模拟计算,选用适宜的操作单元模块和热力学方法,建立过程模型并绘制了带控制点的工艺流程图。

在设计过程中对整个工艺流程进行了简化计算,利用计算机模拟计算结果对整个工艺流程进行了模拟,并确定了整套装置的主要工艺尺寸,车间的平立面布置。

由于本设计方案使用计算机过程模拟软件Aspen Plus进行仿真设计,减少了实际设计中的大量费用,对现有工艺进行改进及最优综合具有重要的实际意义。

关键词:乙苯;苯乙烯;脱氢;Aspen Plus;模拟优化AbstractStyrene Monomer(SM)is one of the most important organic chemicals. This article describes the present situation and development of styrene at home and abroad, styrene reaction conditions, catalyst for ethylbenzene dehydrogenation to styrene, styrene production methods and production processes.This design is based on the annual handling capacity of 300,000 tons of ethylbenzene production targets, ethylbenzene two-stage adiabatic oxidative dehydrogenation using styrene in the process, the entire section in the process design and equipment selection. According to the requirements of the design of the mission statement of the entire process the material balance and heat balance, process design simulation software Aspen Plus simulation of the whole process of the entire process, choose the appropriate operating unit module and thermodynamic methods, and draw the P&ID diagram. The entire process in the design process, simplify the calculation, the whole process include one reaction parts, the use of computer simulation results on the entire process flow simulation , determine the size of the main process of the entire device , workshop level and elevation layout.This design using computer simulation software Aspen Plus simulation文档仅供参考,不当之处,请联系改正。

年产10000吨季戊四醇工艺设计

年产10000吨季戊四醇工艺设计

设计任务书1.设计任务年产10000吨的工业季戊四醇生产工艺设计2.设计依据(1)产品名称:季戊四醇分子式:C5H12O4 分子量:M=136.15(2)产品要求:颜色纯净,纯度较高。

(3)用途:季务四醇用于生产醇酸树脂,用作涂料工业的原料。

此外,也用于制烈性炸药、地板漆、清漆、印刷油墨、增塑剂、油品乳化剂、干性油、航空润滑油等(4)设计规模:年产10000吨3.设计内容(1)产品介绍(2)原材料的选择与配方设计(3)生产工艺过程设计(绘出方块图)(4)工艺过程与操作说明及工艺条件确定(5)物料衡算(6)设计说明和设计小结4.设计要求(1)设计内容完整合理,文理通顺,层次分明。

(2)参数选取适当,数据准确可靠。

(3)理论论据充分,资料来源可靠。

(2)图纸视图规范,图面整洁(4)按时完成任务年产10000吨季戊四醇工艺设计0、前言近年来,中国季戊四醇发展迅速,不仅产能快速增加,而且生产技术也取得较大进步。

1997年中国季戊四醇的产能和产量分别为5万吨和2万吨,2002年分别增加到10万吨以上和5万吨左右。

目前中国有季戊四醇生产厂家近30家,其中规模超过万吨级的企业主要有衡阳三化实业股份有限公司、湖北宜化集团有限责任公司、云天化集团公司和保定化工原料厂等。

过去5年间,中国季戊四醇产能和产量年均增长率分别为15%和20%;表观消费量从1998年的2.8万吨增加到2002年的6.1万吨,年均增长率约17%。

尽管中国季戊四醇发展很快,但与国际水平相比仍存在较大差距:一是装置规模小,80%的企业年产能力低于5000吨,多数企业为1000-3000吨,有的采用落后的钙法生产,环境污染严重,生产成本高,长期处于停产或半停产状态;二是装置能力过剩,开工率低下,近年来有一半装置处于停产状态;三是合成技术落后,国内能够采用自行开发技术建设万吨级装置,但与国外先进技术相比,仍存在环境污染严重、产品结构单一、质量较差等差距。

化学工程学中的反应器设计与优化

化学工程学中的反应器设计与优化

化学工程学中的反应器设计与优化反应器是化学工程学中至关重要的设备,用于进行化学反应以转化原料为所需产品。

合理的反应器设计与优化能够显著提高反应效率、降低能耗、优化产物选择以及改进产品质量。

在本文中,我将向大家介绍一些常见的反应器设计原则和优化方法,以及它们在化学工程中的应用。

1. 反应器设计原则在进行反应器设计之前,首先需要明确反应的特性以及实验结果。

以下是一些反应器设计的基本原则:1.1 反应动力学:了解反应速率、反应转化率以及副产物生成情况,以便选择合适的反应机制和工艺。

1.2 热平衡:确保反应温度在合适的范围内,避免副反应的产生或催化剂失活。

1.3 高选择性:通过选择合适的反应条件和控制反应物的浓度,提高目标产物的选择性。

1.4 良好的传质与传热性能:保证反应物和热量在反应器中的传递有效,并减少质量传递的限制。

2. 反应器类型及应用根据反应物的性质和反应条件的不同,化学工程中常见的反应器类型包括:2.1 批量反应器:适用于小规模反应或需要对反应物进行处理的情况。

2.2 连续流动反应器:适用于大规模生产或连续反应过程的情况,具有较高的反应效率。

2.3 固定床反应器:适用于气体相反应和吸附过程,常见于催化剂反应。

2.4 搅拌槽反应器:适用于液态反应,可通过搅拌来提高传质和传热性能。

3. 反应器的优化方法为了提高反应器效率并降低生产成本,反应器的优化成为研究重点。

以下是一些常见的反应器优化方法:3.1 流程模拟与优化:通过建立反应动力学模型和流程模拟软件,优化反应物的流程和条件,以达到最佳操作参数。

3.2 催化剂的选择和改进:通过催化剂的优化选择或制备新的催化剂,提高反应选择性和活性。

3.3 反应体积的优化:优化反应器的尺寸和体积,以提高反应效率并降低能耗。

3.4 传热与传质性能的改进:改善反应器的传热和传质性能,提高反应速率和选择性。

3.5 投料方式的优化:选择合适的投料方式,确保反应物的均匀分布和充分混合。

化学反应器设计原理

化学反应器设计原理

化学反应器设计原理化学反应器是化学工程中最重要的设备之一、它是用于控制化学反应过程的容器,可以使反应物在控制条件下发生反应,从而产生所需的化学物质。

化学反应器设计原理主要包括反应物料选择、反应器类型选择、传热与传质设计和反应条件控制。

一、反应物料选择:反应物料的选择是反应器设计的第一步,不同的反应物料有不同的性质和要求。

在选择反应物料时应考虑以下因素:1.反应物的物理性质:包括物料的密度、粘度、流动性等。

这些性质会影响反应物料在反应器内的传质与传热等过程。

2.反应物的化学性质:包括反应物的反应速率、副反应、热力学性质等。

这些性质会影响反应的选择和控制条件。

3.反应物的安全性:考虑反应物料的毒性、易燃性、易爆性等特性,选择合适的工艺条件和反应器材料以确保操作的安全性。

二、反应器类型选择:反应器的类型选择取决于反应物料的性质、反应条件和反应过程的要求等因素。

常见的反应器类型有:1.批式反应器:适用于实验室规模和小规模生产的反应。

反应过程中,反应物料被充分混合,并在一段时间内进行反应,然后将产物取出。

2.连续流动反应器:适用于大规模流程化生产。

反应物料连续地通过反应器,在反应器内发生反应,并从反应器中连续地取出产物。

3.纳米级反应器:用于微观尺度的反应,可以加速反应速率和提高产物纯度。

主要包括微流控反应器、微型化学反应器等。

4.搅拌反应器:通过搅拌装置将反应物料充分混合,并提供传热与传质条件。

5.固定床反应器:反应物料在固定床上进行反应,常用于涉及催化剂的反应。

三、传热与传质设计:传热与传质是反应过程中的重要环节,对反应物料的传热与传质效果的设计往往能够影响反应速率和产物的纯度。

在反应器设计中,通常需要考虑以下因素:1.流体流动方式:包括湍流和层流,选择合适的流动方式可以最大限度地提高传热与传质效果。

2.传热介质:选择合适的传热介质,如冷却水、蒸汽等,以提供适当的温度条件。

3.反应器结构:设计合理的反应器结构,如管式反应器、筒式反应器等,以提高传热与传质效果。

反应器的基础知识大全

反应器的基础知识大全

反应器的基础知识大全化学反应器是化工生产的核心设备,反应器的形式对化工生产有着十分重要的影响,能够直接影响生产安全和产品的质量。

根据反应器的形式特点,主要可以分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、床式反应器、微反应器等。

釜式反应器釜式反应器又称反应釜、锅式反应器。

它是各类反应器中结构较为简单且应用最为广泛的一种反应器,被广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药等领域。

它可用来进行均相反应或者以液相为主的非均相反应,如液-液相、液-固相、气-液相、气-液-固相等。

釜式反应器具有较宽的适用温度和压力范围、适应性强、操作弹性大、连续操作时温度浓度容易控制、产品质量均一等特点。

通常在操作条件比较缓和的情况下,如常压、低温且低于物料沸点时,应用此类反应器最为常见。

反应条件较为苛刻时(如高温、高压、强腐蚀性等),也可采用专用釜式反应器进行生产。

釜式反应器的主体结构主要由釜体、搅拌装置、传动装置、轴封装置和换热装置组成。

釜式反应器按操作方式可分为(1)间歇釜又称间歇釜式反应器,其主要特点是操作灵活,能适应不同操作条件和产品品种,对于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产尤为适用。

间歇釜的缺点是需有装料和卸料等辅助操作过程,产品质量不易稳定。

但有些反应过程,如发酵反应和聚合反应等,实现连续生产尚有困难,目前仍然采用间歇釜进行生产。

(2)连续釜又称连续釜式反应器,由多个反应釜串联组成。

与间歇釜相比,连续釜能够节省加料和卸料时间,生产连续,产品质量比较稳定。

连续釜的缺点是由于搅拌的作用易造成物料返混,影响产品的转化率。

(3)半连续釜又称半连续釜式反应器,指一种或多种原料一次性加入,另一种或多种原料连续加入的反应器,其特性介于间歇釜和连续釜之间。

反应釜按照搅拌方式的不同又可以分为立式容器中心搅拌、偏心搅拌、倾斜搅拌,卧式容器搅拌等类型,其中以立式容器中心搅拌反应器是最为常用。

管式反应器管式反应器通常长径比较大,外形呈管状,是一种连续操作反应器,属于平推流反应器,多用于均相反应过程。

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3.2.4 工艺条件与反应器的选择前已述及,小型工艺试验的任务是:确定工艺条件框架(含最优工艺条件)、优选反应器型式,确定设计、放大依据。

上述三项任务的基础是开发对象的特征,即反应类型(简单反应,复杂反应,串联副反应,并联副反应等)、热力学行为(可逆反应、不可逆反应、放热反应、吸热反应、平衡常数与平衡组成等)、动力学行为(快反应、侵反应、与传递过程的相对关系、相态等)以及工程环境(材质、杂质、寿命、加热、冷却、惰性组分、上下游工况变化范围等)。

上述三项任务的目标是:经济效益、社会效益、环境保护、安全等。

鉴于化工过程的原料一般占产品成本的70%一80%,所以衡量经济效益时往往以转化率、选择性为指标,而社会效益、环境、安全则难以定量表达。

换言之,小型工艺试验这种科学、技术行为有其特定的前提和出发点,也有其特定的追求目标,只能在给出的约束领域内工作。

而三项任务虽全都立足于开发对象特征,但彼此并不独立,而是相互交联与协同的,不过有程度强弱之分。

(1)工艺条件选择工艺条件主要指温度、压力、浓度、进料组成、空速(流量)、循环(返回)比、放空(排放)量与组成等,工艺学对特定过程的工艺条件选择均有详细的论述,本文仅从开发角度笼统地介绍一般原则。

a 在上述工艺条件中,以温度、浓度最为重要。

从微观看,是反应场所(反应发生处)的温度、浓度;从较大尺度看是催化剂颗内、滴内、泡内、膜内、孔内、界面的温度与浓度分布;从宏观的角度看,就是反应器内、塔内、炉内、床内的温度与浓度分布。

①上述三级(反应场所级,滴、粒、膜级,反应器级)温度分布与浓度分布,与反应特征有关,更主要的是与工程因素(由反应器型式、尺寸、操作方式、工艺条件综合生成)有关。

所以小试优选的工艺条件,在不同级别的模试与工业反应器中,未必还是最优。

原因很简单,上述三个级别的温度与浓度分布变了。

②就本征反应速率而论,其值仅与催化剂(或理解为反应自身特征——涉及频率因子与活化能)、浓度、温度有关,而且一般情况下,它们是相互独立的。

但如果因其中之一变化引起反应机理变化(例如,催化剂的催化机理变化;由反应控制转化为扩散控制等);温度变化,除自身通过阿累尼斯关系影响反应速率外,还通过物性一传递一浓度分布,影响反应结果;浓度变化,除自身通过反应级数影响反应速率外,还通过物性(热容)一传递一温度分布,影响反应结果,则产生协同效应的。

还应指出,在多数情况下,这种协同效应可以略而不计。

b 以反应结果最优为目标,工艺条件、反应器型式、几何尺寸、操作方式应相互补充、彼此匹配,以体现综合效果。

通过反应器的加热、冷却,催化剂的粒度、原料固体的粒度尺寸、液体原料的雾化与分布,填充床的结构与流体分布,塔式反应器结构,搅拌反应器的桨叶结构等等,有可能营造出满意的第二、第三层次因素。

因此,在选择工艺条件时,应充分考虑第一层次因素之间既独立、又联合的效果。

c 在选择工艺条件时,应进行热力学计算,以掌握反应进行的极限。

如果某组工艺条件预示的平衡状态与技术目标不符,则应设法改变工艺条件或反应器型式。

有时候,希望反应在新的工艺条件下达到或趋近平衡;也有时候,则希望新的工艺条件能通过反应动力学抑制平衡出现。

d 选择工艺条件时还必须考虑材质等因素的约束。

如果开发对象为吸热反应,提高温度对热力学和动力学都是有利的。

处于工艺上的要求、有的为了防止或减缓副反应;有的为了提高设备生产强度,希望反应在高温下进行。

此时,必须考虑材质承受能力,在材质的约束下选择工艺条件。

e 在系统工程观点指导下选择工艺条件。

选择工艺条件既要着眼于具体的化工过程,又要立足于全系统最优,必要时要牺牲局部,保证全局。

压力,特别是对大系统气体为原料过程而言是全局性因素。

系统压力不可能时高、时低,多次起伏。

因此,在选择系统压力时,一定要立足于系统,不仅要考虑一个反应过程,而是要考虑全部反应过程;还要考虑净化、分离过程,在发生矛盾时,要以系统最优(投资、成本、单耗、效益)决定弃取。

(2)反应器型式选择化学反应工程原理及反应器是化学反应工程学科的主要研究内容,此处仅以列举的方式,作为化工过程开发反应器型式选择的参考。

A 气固相反应器这类反应器用得极为广泛。

固体或为原料之一,或为催化剂。

按固体运动方式,又分为固定床、流化床、移动床、气流床、回转窑等。

a 固定床。

当催化剂为负载型,为防止磨碎与损失,在温度对选择性并不十分敏感的情况下,多采用固定床反应器。

又可按绝热、换热,流体流动方向不同进一步分类。

如绝热固定床反应器、多段换热式(间接——段问采用换热器换热,直接——段间采用原料气或非原料气激冷或激热)固定床反应器,连续换热式固定床反应器,以及轴向反应器,径向反应器等等。

b 流化床。

与固定床相反,当流体通过床层时,固体颗粒处于悬浮运动状态。

加工的对象可以是固体颗粒,例如矿石焙烧、煤的气化与燃烧;也可以是流体,此时固体为催化剂,例如,重质油催化裂化、丙烯氨氧化、萘氧化制邻苯二甲酸酐、正丁烷或正丁烯氧化制顺丁烯二酸酐。

流化床有如下优点。

其一,可以实现固体物料连续输入和输出,从而为大量固体颗粒再生、循环使用提供了可能。

其二,床层内温度均匀,为抑制对温度敏感的副反应创造了前提;床层传热系数较大、一般要比固定床大10余倍,有利于床层的热量输入、输出。

流化床也有若干缺点:其一,固体颗粒、流体都存在返混现象,使除并联副反应的反应级数高于主反应级数外的其他反应的转化率、选择性下降。

弥补的措施是对反应器进行轴向、径向分割。

其二,固体颗粒磨损严重,大量粉尘带出器外,为后工序留下隐患。

其三,因为气泡存在,使气固接触的相界面降低,气体的单程转化率受到限制。

弥补的办法是增加构件,破碎气泡。

c 移动床反应器的固体颗粒(原料、催化剂、惰性物料)在工作过程中是移动的,例如鲁奇、UGI煤气化炉,此时,煤参与反应;铂重整反应器,固体颗粒为催化剂,随过程进行,催化剂逐渐为碳覆盖而失活,移动床为催化剂及时再生、循环使用创造了条件。

d 气流床又称携带床、喷流床。

固体或液体颗粒很小,约0.04mm,对气流的跟随性良好,在床层中气固相基本上没有相对运动。

这类反应器在干煤粉气化、水煤浆气化、渣油气化中得到广泛应用。

该类反应器有如下主要特点:炉内存在温度分布与浓度分布。

温度一般很高,介于1300℃一1900℃,所以化学反应速率极快,约100ms即可完成,属飞速反应。

这意味着,传递是过程的控制步骤。

为提高传递速率,减小颗度是重要途径。

炉内流场结构与喷嘴结构及尺寸、炉膛结构及尺寸、两者间的综合结果或称匹配与工艺条件有密切关系。

一般存在射流区、回流区与管流区。

流场结构决定了每个区中可能参与化学反应的组分,也就决定了炉内的化学反应的区域模型。

气流床存在返混,停留时间分布测试表明,其流型较为趋近全混流,对高转化率的过程(例如气化过程中,碳的转化率均在95%以上)进一步提高转化率带来困难。

B 气液相反应器在气液反应系统中,气体与液体体积比变化较大,当气液比大时,一般气体为连续相,液体为分散相,此时单位液体具有较大的气液相界面;反之,液体为连续相,气体为分散相,此时单位液体具有较小的气液相界面。

依气液比大小顺序,气液反应器可区分为:喷雾塔、填料塔、膜式反应器(含降膜反应器、升膜反应器、旋转气掖膜反应器)、板式塔、搅拌釜(槽)、管式反应器、鼓池塔、气体升液式反应器等。

按气液本征化学反应快慢依次区分为如下类型:a 瞬时不可逆反应,本征反应速率比扩散速率大很多倍,反应在液膜内的某个面上完成,不是在一个区间完成;b 快反应,它比瞬时反应的速率要慢,在液膜内的某个区间中完成;c 中速反应,它比快速反应稍慢,在液膜与掖相主体中均有反应;d 慢反应,反应主要发生在液相主体中,液膜中反应极少;e 极慢反应,反应完全在液相主体中完成,气膜、液膜的传质阻力已可略而不计,过程属于反应动力学控制。

化工过程研究与开发工作者可能在两种情况下遇到气液反应,一种是用于净化、分离。

还有一种情况则是开发主体,生产某种产品,例如生工、聚合、氯化、氧化、酯化、烷基化。

羰基合成(甲醇碳基化生产醋酸)等。

通过预实验,在认识了开发对象特征后,开始构思反应器的选型。

C 管式反应器与釜式反应器上述分类中分别涉及了管式固定床反应器、膜式反应器、搅拌釜(槽)式反应器。

但两类反应器用得较广,下文再稍事说明;a管式反应器管式反应器适合于单一的气相、液相或气固相。

其几何特征是高径比较大,一般为数十倍,甚至上干上万倍。

有单管或多管并联;也有空管或充填催化剂的区别。

当空管长径比大于50,填充床高度与粒径之比大于100时(气相介质),填充床高度与粒径之比大于200(液相介质),物料在管内流动的流型可视为平推流。

与几何特征相对应的是该类反应器比表面积较大,适应于热负荷较大的加热或冷却系统。

对多管并联的管式反应器,流体均布是重要而困难的。

当反应介质为液相时,工程上的均布措施是:等溢流堰高度,等溢流口形状与尺寸;当反应介质为气相时,除应关注各分管具有相同的形状与尺寸外,还应保持较大的压降。

b釜式反应器几何特征是高径比较小,广泛适用于单一液相、气液相、液液两相反应系统。

通常是以机械搅拌、射流等方式实现混合,属全返混流型。

该种类型反应器不适合于要求较高转化率的过程;不适合于存在串联副反应的系统;也不适宜于存在反应级数较低的并联副反应的复杂反应体系。

为克服上述缺点,派生出多级串联釜式反应器。

釜内可设置有限的传热面,影响流型的参数有桨叶形状、几何尺寸、桨叶数目、槽釜形状及其高径比、挡板数目及宽度等,在生工、精细化工、聚合、甲醇羰基化制醋酸、反应—精馏一体化等领域和工艺中得到应用。

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