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高效氣液反應系統(tǒng)—多功能雙回路循環(huán)噴射反應裝置

��發(fā)布時間：2020-07-31 ��瀏覽次數(shù)：719次

氣液反應被廣泛地用于有機中間體的化工制造過程，許多化學反應是在均相或非均相催化劑的作用下進行的。典型的例子有氫化、氧化反應、烷基化、烷氧基化、胺化、羰基化、氯化等。這些反應在文獻中有許多反應器形式可供選擇，其中大多數(shù)反應系統(tǒng)已經(jīng)商業(yè)化。

不管上述何種單元反應，其化學反應通常是在最簡易的實驗室壓力釜內(nèi)進行試驗；然后放大到較復雜的帶攪拌反應系統(tǒng)中加以研究；如果化學過程被確認和優(yōu)化之后，化學工程師們所面臨的任務就是挑選一種實用、高效、經(jīng)濟的反應器，并把從實驗工程師手中得到的結(jié)果放之于高效能的反應系統(tǒng)中去，實現(xiàn)化學合成工程化的目標。

高效能的雙回路循環(huán)噴射反應裝置特點為：

★實驗結(jié)果很容易在此工業(yè)化裝置中再現(xiàn)；

★較高的反應選擇性和產(chǎn)品收率；

★間歇生產(chǎn)和連續(xù)生產(chǎn)可根據(jù)需要切換；

★靈活的操作彈性和優(yōu)異的生產(chǎn)穩(wěn)定性；

★可建成多功能柔性生產(chǎn)線；

★物料存量少，生產(chǎn)的高安全性；

★整個裝置系統(tǒng)的占地面積極小。

反應動力學和傳質(zhì)

有些化學反應的氣液傳質(zhì)條件沒有限制，僅由轉(zhuǎn)化率來決定反應系統(tǒng)的類型和大小。實際上，幾乎所有的化學研究人員在實驗室高壓釜內(nèi)進行研發(fā)時，選擇的條件都會將傳質(zhì)因素排除在外。當然，在開發(fā)一種新的化學反應過程和試驗反應動力時，可能會選擇的參數(shù)有：

※低底物濃度；

※高攪拌轉(zhuǎn)速；

※低反應溫度；

※高反應壓力；

※低催化劑投放量。

直到開始反應之后，研發(fā)人員才開始整理、優(yōu)化反應參數(shù)來改進工藝。而到工業(yè)化生產(chǎn)時才發(fā)現(xiàn)真正的反應原來是由傳質(zhì)速率所控制的，此時如改變反應參數(shù)可能會帶來一些麻煩。如產(chǎn)生不必要的副反應（副產(chǎn)物）、反應速度降低、溫度失控或催化劑失活等。

在這種情況下，找到具有優(yōu)越的傳質(zhì)條件的反應器就顯得相當重要了。因為在大工業(yè)生產(chǎn)裝置中，傳質(zhì)是一個非常重要的限制因素，很多非均相反應是傳質(zhì)控制。如果化學過程在僅由反應動力學控制的情況下，工業(yè)生產(chǎn)裝置的放大過程難度不大，因反應器的類型和規(guī)模主要由生產(chǎn)能力來決定。

國外就工業(yè)放大方面對釜式攪拌反應器和循環(huán)回路反應器作了比較。從報道中可以得出的結(jié)論是釜式攪拌反應器的工業(yè)放大是相當復雜和困難，相比，循環(huán)回路反應器的工業(yè)放大就來得簡單和可靠。

多功能循環(huán)回路噴射連續(xù)反應裝置

回路循環(huán)反應器（簡圖一），由反應釜、循環(huán)泵、熱交換器、過濾器和噴射裝置（簡圖二）組成。主反應釜中不配攪拌系統(tǒng)和換熱系統(tǒng)，所以，它比正常攪拌釜有更大的高徑比，只需更小的容積，因此制造成本更低，特別是高壓反應。