谈化工反应系统是生产工艺过程的关键

吕忠军

摘 要：反应系统是生产过程的关键。反应过程进行的条件对原料预处理提出了一定的要求，反应进行的结果决定了反应产物的分离与提纯任务和未反应物的回收利用。一个产品的反应过程的改变将会引起整个生产流程的改变。

关键词：化工；生产；工艺流程； 配置；反应系统

反应系统是生产过程的关键。反应过程进行的条件对原料预处理提出了一定的要求，反应进行的结果决定了反应产物的分离与提纯任务和未反应物的回收利用。一个产品的反应过程的改变将会引起整个生产流程的改变。

1.反应路线

对于一个化工产品可通过多种不同的反应途径来制得。进行流程配置时要对反应途径进行归纳与分析，充分考虑技术、经济及环境因素，筛选确定出最佳的反应路线。

2.单元操作

根据所确定的反应路线，正确选择合适的单元操作，确定每一个单元操作中的流程方案及所需的设备的形式，合理安排各单元操作与设备的先后顺序，并考虑全流程的操作弹性和设备的利用率。

例如精馏流程配置，除了考虑精馏塔的类型以及精馏过程的序列安排外，尚需对下面一些辅助过程及设备作出规划配置：为了避免前列工序的暂时性故障而影响精馏过程的连续稳定操作，精馏塔的进料需配置储槽；根据储槽的位置以及进料方式，确定进料液是否需要用泵输送和采用预热器；确定塔顶蒸汽的冷凝过程和回流分布以及冷却—冷凝过程的设备，为了避免过程的暂时性故障而影响塔顶回流和精馏塔的正常操作，塔顶冷凝液需配置回流儲槽，并确定是否需要回流泵；确定塔釜再沸器的类型和供热方式以及塔底料液的排出和储存设备等。

3.反应器

反应器是进行化学反应的场所，工艺流程的核心设备。反应器要有足够的反应体积，以保证反应物在反应器中有充分的反应时间，达到规定的转化率和产品的质量指标；反应器的结构要能使反应物之间，反应物和催化剂之间良好接触；同时反应器还要保证能及时有效地输入或引出热量，以使反应过程在最适宜的温度下进行；反应器要有足够的机械强度和耐腐蚀能力，以保证反应过程安全可靠；反应器要尽量做到易操作、易控制、易安装、易维护检修。

一般情况下，应从以下几方面的工艺要求来选择反应器。

3.1反应动力学要求主要体现在保证原料经化学反应要达到一定的转化率并有最适宜的停留时间。因此可根据应达到的生产能力来确定反应器的容积和工艺尺寸。此外动力学要求还对设备的选型、操作方式的确定和设备的台数等有重大影响。

3.2热量传递的要求化学反应过程都伴有热效应，为了保证反应过程的正常进行，就必须及时移出反应热或供给反应所需的热量。

3.3质量传递与流体动力学过程的要求为使反应和传热正常进行，反应系统的物料流动需满足流动形态等既定要求。管式反应器，物料的引入要采用加料泵来调节流量和流速；釜式反应器内要配置搅拌器。

3.4工艺控制的要求为使生产稳定、可靠、安全地进行，反应器除了应有必要的物料进出口接管外，还要有临时接管、入孔、手孔或视镜灯、备用接管口、液位计等，以便于操作和检修。为了避免因偶然的操作失误或意外的故障而导致重大损失，在反应器的设计与制造时，必须重视和考虑安全操作和尽可能采用自动控制方案。

结语

综上所述，选择反应器要从满足工艺要求出发，并结合各类反应器的性能和特点来确定。对化学反应过程，除了考虑化学反应的热力学和动力学外，还必须考虑流体动力学、传热和传质以及这些宏观动力学因素对反应造成的影响。反应过程进行的条件对原料预处理提出了一定的要求，反应进行的结果决定了反应产物的分离与提纯任务和未反应物的回收利用。一个产品的反应过程的改变将会引起整个生产流程的改变。只有综合考虑这些因素，才能对反应过程及设备作出合理的选择。

参考文献：

[1]张静.石油化工生产的设计[J].化学工艺，2008

[2]王方.化工生产工艺流程的配置[J].河南化工，2005