精细化工过程与设备第三章管式反应器.ppt

二，应用管式反应器-流化床造粒 器生产球粒状磷酸二铵 用于料浆法磷铵生产的新型管式反应器具有二大特点： （1）设计结构特殊、性能优异的气氨喷嘴，使氨喷入磷酸后能高度分散，传质面积特大，极高湍动混合，快速完成氨化反应，喷嘴不易结垢堵塞。 （2）新型管式反应器直径较大，长度较小，这可使喷入的氨即使有少量未完成反应，也可通过气泡浮升时被吸收，极大地避免了反应管上部壁上的料浆继续氨化、结垢和堵塞。 研究表明，在新型管式反应器中，反应区基本上集中在喷矩所在的区域，反应器太长，对增强反应过程并无好处，只能增加堵塞又难于清洗的可能，除非在管式反应器喷矩之后的区域重新分布气液流体，使其不分层而重新湍动。 生产实践表明，采用新型管式反应器，将中和反应时间缩短到2min以内，由于反应物在管式反应器中停留时间极短，湿法磷酸中的铁、铝等杂质未能大量生成非水溶性化合物，因而产品中的P2O5退化较少，故产品中水溶P2O5的含量可以显著提高。另一方面，也减少了过氨化造成的结垢和堵塞现象。 三，邻硝基氯苯胺化 其反应方程式如下： 早期人们用高压釜进行生产。开始时收率仅33%。后来加入适量四乙基氯化铵相转移催化剂，在150℃反应10小时，邻硝基苯胺的收率可达98.2%。 当采用了管式反应器连续法生产后，不仅可以进行自动控制，而且生产能力大幅度提高。 三，邻硝基氯苯胺化 图3.16 用管式反应器生产邻硝基苯胺的工艺流程图 1-高压计量泵；2-混合器；3-预热器； 4-高压管式反应器；5-减压阀；6-氨蒸发器； 7-脱氨塔；8-脱氨塔釜 三，邻硝基氯苯胺化 图3.16即是用管式反应器生产邻硝基苯胺的流程图，用高压计量泵分别将已配好的浓氨水和熔融的邻硝基氯苯按15：1的物质的量之比连续送入管式反应器中，管式反应器可采用短路电流或道生油加热，反应物料在管道中呈湍流状态，控制反应温度在225-230℃，物料在反应管道中的停留时间约20分钟。通过减压阀后已降为常压的反应物料，经脱氨装置回收过量的氨，再经冷却结晶和离心过滤，即得到成品邻硝基苯胺。 三，邻硝基氯苯胺化 表 两种生产邻硝基苯胺方法的工艺参数对比 反 应 条 件 高 压 釜 法 管式反应器法 氨 水 浓 度 （克/升） 290 300-320 物质的量之比（邻硝基氯苯/氨水） 1：8 1：15 反 应 温 度 （℃） 170-175 230 反 应 压 力 （MPa） 3.5 15 反 应 时 间 （分钟） 420 15-20 反 应 收 率 （%） 98 98 成 品 熔 点 （℃） 69-69.5 69-70 设备生产能力（公斤/升·小时） 0.012 0.6 作业题 第三章 管式反应器作业题及参考答案 1，管式反应器有哪些类型，用于什么类型反应？ 常用的管式反应器有以下几种类型： （1）水平管式反应器，用于气相或均液相反应； （2）立管式反应器，用于液相氨化反应、液相加氢反应和液相氧化反应等。 （3）盘管式反应器； （4）U形管式反应器，用于非均液相或液固相悬浮物料反应。 * 第三章 管式反应器 §3.1 概述 一，管式反应器的特点 管式反应器是由多根细管串联或并联而构成的一种反应器，通常管式反应器的长度和直径之比大于50-100.。管式反应器在实际应用中，多数采用连续操作，少数采用半连续操作，使用间隙操作的极为罕见。管式反应器有以下几个特点。 （1）由于反应物的分子在反应器内停留时间相等，所以在反应器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间而变化，只随管长变化。 （2）管式反应器具有容积小、比表面大、单位容积的传热面积大，特别适用于热效应较大的反应。 （3）由于反应物在管式反应器中反应速度快、流速快，所以它的生产能力高。 （4）管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。 （5）和釜式反应器相比较，其返混较小，在流速较低的情况下，其管内流体流型接近与理想流体。 （6）管式反应器既适用于液相反应，又适用于气相反应。用于加压反应尤为合适。