談化工反應系統是生產工藝過程的關鍵

呂忠軍

摘 要：反應系統是生產過程的關鍵。反應過程進行的條件對原料預處理提出了一定的要求，反應進行的結果決定了反應產物的分離與提純任務和未反應物的回收利用。一個產品的反應過程的改變將會引起整個生產流程的改變。

關鍵詞：化工；生產；工藝流程； 配置；反應系統

反應系統是生產過程的關鍵。反應過程進行的條件對原料預處理提出了一定的要求，反應進行的結果決定了反應產物的分離與提純任務和未反應物的回收利用。一個產品的反應過程的改變將會引起整個生產流程的改變。

1.反應路線

對于一個化工產品可通過多種不同的反應途徑來制得。進行流程配置時要對反應途徑進行歸納與分析，充分考慮技術、經濟及環境因素，篩選確定出最佳的反應路線。

2.單元操作

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

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備作出規劃配置：為了避免前列工序的暫時性故障而影響精餾過程的連續穩定操作，精餾塔的進料需配置儲槽；根據儲槽的位置以及進料方式，確定進料液是否需要用泵輸送和采用預熱器；確定塔頂蒸汽的冷凝過程和回流分布以及冷卻—冷凝過程的設備，為了避免過程的暫時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備等。

3.反應器

反應器是進行化學反應的場所，工藝流程的核心設備。反應器要有足夠的反應體積，以保證反應物在反應器中有充分的反應時間，達到規定的轉化率和產品的質量指標；反應器的結構要能使反應物之間，反應物和催化劑之間良好接觸；同時反應器還要保證能及時有效地輸入或引出熱量，以使反應過程在最適宜的溫度下進行；反應器要有足夠的機械強度和耐腐蝕能力，以保證反應過程安全可靠；反應器要盡量做到易操作、易控制、易安裝、易維護檢修。

一般情況下，應從以下幾方面的工藝要求來選擇反應器。

3.1反應動力學要求主要體現在保證原料經化學反應要達到一定的轉化率并有最適宜的停留時間。因此可根據應達到的生產能力來確定反應器的容積和工藝尺寸。此外動力學要求還對設備的選型、操作方式的確定和設備的臺數等有重大影響。

3.2熱量傳遞的要求化學反應過程都伴有熱效應，為了保證反應過程的正常進行，就必須及時移出反應熱或供給反應所需的熱量。

3.3質量傳遞與流體動力學過程的要求為使反應和傳熱正常進行，反應系統的物料流動需滿足流動形態等既定要求。管式反應器，物料的引入要采用加料泵來調節流量和流速；釜式反應器內要配置攪拌器。

3.4工藝控制的要求為使生產穩定、可靠、安全地進行，反應器除了應有必要的物料進出口接管外，還要有臨時接管、入孔、手孔或視鏡燈、備用接管口、液位計等，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致重大損失，在反應器的設計與制造時，必須重視和考慮安全操作和盡可能采用自動控制方案。

結語

綜上所述，選擇反應器要從滿足工藝要求出發，并結合各類反應器的性能和特點來確定。對化學反應過程，除了考慮化學反應的熱力學和動力學外，還必須考慮流體動力學、傳熱和傳質以及這些宏觀動力學因素對反應造成的影響。反應過程進行的條件對原料預處理提出了一定的要求，反應進行的結果決定了反應產物的分離與提純任務和未反應物的回收利用。一個產品的反應過程的改變將會引起整個生產流程的改變。只有綜合考慮這些因素，才能對反應過程及設備作出合理的選擇。

參考文獻：

[1]張靜.石油化工生產的設計[J].化學工藝，2008

[2]王方.化工生產工藝流程的配置[J].河南化工，2005