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    高效气液反应系统—多功能双回路循环喷射反应装置
    发表时间:2015-12-3 9:04:26[ 阅读次数: ]

     

    序言:

    气液反应被广泛地用于有机中间体的化工制造过程,许多化学反应是在均相或非均相催化剂的作用下进行的。典型的例子有氢化、氧化反应、烷基化、烷氧基化、胺化、羰基化、氯化等。这些反应在文献中有许多反应器形式可供选择,其中大多数反应系统已经商业化。

    不管上述何种单元反应,其化学反应通常是在最简易的实验室压力釜内进行试验;然后放大到较复杂的带搅拌反应系统中加以研究;如果化学过程被确认和优化之后,化学工程师们所面临的任务就是挑选一种实用、高效、经济的反应器,并把从实验工程师手中得到的结果放之于高效能的反应系统中去,实现化学合成工程化的目标。

    高效能的双回路循环喷射反应装置特点为

    ★实验结果很容易在此工业化装置中再现;

    ★较高的反应选择性和产品收率;

    ★间歇生产和连续生产可根据需要切换;

    ★灵活的操作弹性和优异的生产稳定性;

    ★可建成多功能柔性生产线;

    ★物料存量少,生产的高安全性;

    ★整个装置系统的占地面积极小。

    反应动力学和传质

    有些化学反应的气液传质条件没有限制,仅由转化率来决定反应系统的类型和大小。实际上,几乎所有的化学研究人员在实验室高压釜内进行研发时,选择的条件都会将传质因素排除在外。当然,在开发一种新的化学反应过程和试验反应动力时,可能会选择的参数有:

    低底物浓度;

    高搅拌转速;

    低反应温度;

    高反应压力;

    低催化剂投放量。

    直到开始反应之后,研发人员才开始整理、优化反应参数来改进工艺。而到工业化生产时才发现真正的反应原来是由传质速率所控制的,此时如改变反应参数可能会带来一些麻烦。如产生不必要的副反应(副产物)、反应速度降低、温度失控或催化剂失活等。

    在这种情况下,找到具有优越的传质条件的反应器就显得相当重要了。因为在大工业生产装置中,传质是一个非常重要的限制因素,很多非均相反应是传质控制。如果化学过程在仅由反应动力学控制的情况下,工业生产装置的放大过程难度不大,因反应器的类型和规模主要由生产能力来决定。

    国外就工业放大方面对釜式搅拌反应器和循环回路反应器作了比较。从报道中可以得出的结论是釜式搅拌反应器的工业放大是相当复杂和困难,相比,循环回路反应器的工业放大就来得简单和可靠。

    多功能循环回路喷射连续反应装置

    回路循环反应器(简图一),由反应釜、循环泵、热交换器、过滤器和喷射装置(简图二)组成。主反应釜中不配搅拌系统和换热系统,所以,它比正常搅拌釜有更大的高径比,只需更小的容积,因此制造成本更低,特别是高压反应。

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