談化工生產(chǎn)工藝流程配置的反應(yīng)系統(tǒng)

孫佰春

摘 要：反應(yīng)系統(tǒng)是生產(chǎn)過程的關(guān)鍵。反應(yīng)過程進(jìn)行的條件對原料預(yù)處理提出了一定的要求，一個(gè)產(chǎn)品的反應(yīng)過程的改變將會引起整個(gè)生產(chǎn)流程的改變。

關(guān)鍵詞：化工；生產(chǎn)；工藝流程；配置；反應(yīng)系統(tǒng)

反應(yīng)系統(tǒng)是生產(chǎn)過程的關(guān)鍵。反應(yīng)過程進(jìn)行的條件對原料預(yù)處理提出了一定的要求，反應(yīng)進(jìn)行的結(jié)果決定了反應(yīng)產(chǎn)物的分離與提純?nèi)蝿?wù)和未反應(yīng)物的回收利用。一個(gè)產(chǎn)品的反應(yīng)過程的改變將會引起整個(gè)生產(chǎn)流程的改變。

1 反應(yīng)路線

對于一個(gè)化工產(chǎn)品可通過多種不同的反應(yīng)途徑來制得。進(jìn)行流程配置時(shí)要對反應(yīng)途徑進(jìn)行歸納與分析，充分考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及環(huán)境因素，篩選確定出最佳的反應(yīng)路線。

2 單元操作

根據(jù)所確定的反應(yīng)路線，正確選擇合適的單元操作，確定每一個(gè)單元操作中的流程方案及所需的設(shè)備的形式，合理安排各單元操作與設(shè)備的先后順序，并考慮全流程的操作彈性和設(shè)備的利用率。

例如精餾流程配置，除了考慮精餾塔的類型以及精餾過程的序列安排外，尚需對下面一些輔助過程及設(shè)備作出規(guī)劃配置：為了避免前列工序的暫時(shí)性故障而影響精餾過程的連續(xù)穩(wěn)定操作，精餾塔的進(jìn)料需配置儲槽；根據(jù)儲槽的位置以及進(jìn)料方式，確定進(jìn)料液是否需要用泵輸送和采用預(yù)熱器；確定塔頂蒸汽的冷凝過程和回流分布以及冷卻-冷凝過程的設(shè)備，為了避免過程的暫時(shí)性故障而影響塔頂回流和精餾塔的正常操作，塔頂冷凝液需配置回流儲槽，并確定是否需要回流泵；確定塔釜再沸器的類型和供熱方式以及塔底料液的排出和儲存設(shè)備等。

3 反應(yīng)器

反應(yīng)器是進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的場所，工藝流程的核心設(shè)備。反應(yīng)器要有足夠的反應(yīng)體積，以保證反應(yīng)物在反應(yīng)器中有充分的反應(yīng)時(shí)間，達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)；反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)要能使反應(yīng)物之間，反應(yīng)物和催化劑之間良好接觸；同時(shí)反應(yīng)器還要保證能及時(shí)有效地輸入或引出熱量，以使反應(yīng)過程在最適宜的溫度下進(jìn)行；反應(yīng)器要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕能力，以保證反應(yīng)過程安全可靠；反應(yīng)器要盡量做到易操作、易控制、易安裝、易維護(hù)檢修。

一般情況下，應(yīng)從以下幾方面的工藝要求來選擇反應(yīng)器。

3.1 反應(yīng)動力學(xué)要求

主要體現(xiàn)在保證原料經(jīng)化學(xué)反應(yīng)要達(dá)到一定的轉(zhuǎn)化率并有最適宜的停留時(shí)間。因此可根據(jù)應(yīng)達(dá)到的生產(chǎn)能力來確定反應(yīng)器的容積和工藝尺寸。此外動力學(xué)要求還對設(shè)備的選型、操作方式的確定和設(shè)備的臺數(shù)等有重大影響。

3.2 熱量傳遞的要求

化學(xué)反應(yīng)過程都伴有熱效應(yīng)，為了保證反應(yīng)過程的正常進(jìn)行，就必須及時(shí)移出反應(yīng)熱或供給反應(yīng)所需的熱量。

3.3 質(zhì)量傳遞與流體動力學(xué)過程的要求

為使反應(yīng)和傳熱正常進(jìn)行，反應(yīng)系統(tǒng)的物料流動需滿足流動形態(tài)等既定要求。管式反應(yīng)器，物料的引入要采用加料泵來調(diào)節(jié)流量和流速；釜式反應(yīng)器內(nèi)要配置攪拌器。

3.4 工藝控制的要求

為使生產(chǎn)穩(wěn)定、可靠、安全地進(jìn)行，反應(yīng)器除了應(yīng)有必要的物料進(jìn)出口接管外，還要有臨時(shí)接管、入孔、手孔或視鏡燈、備用接管口、液位計(jì)等，以便于操作和檢修。為了避免因偶然的操作失誤或意外的故障而導(dǎo)致重大損失，在反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與制造時(shí)，必須重視和考慮安全操作和盡可能采用自動控制方案。

結(jié)束語

綜上所述，選擇反應(yīng)器要從滿足工藝要求出發(fā)，并結(jié)合各類反應(yīng)器的性能和特點(diǎn)來確定。對化學(xué)反應(yīng)過程，除了考慮化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)和動力學(xué)外，還必須考慮流體動力學(xué)、傳熱和傳質(zhì)以及這些宏觀動力學(xué)因素對反應(yīng)造成的影響。只有綜合考慮這些因素，才能對反應(yīng)過程及設(shè)備作出合理的選擇。

參考文獻(xiàn)

[1]張靜.石油化工生產(chǎn)的設(shè)計(jì)[J].化學(xué)工藝，2008.

[2]王方.化工生產(chǎn)工藝流程的配置[J].河南化工，2005.