精细化工过程与设备_第一章_绪论.ppt

精细化工过程与设备 主讲教师：李成林 第一章：绪论 1.1 精细化工生产的特点及其对反应设备的要求 一、精细化工生产的特点 多品种 化学反应复杂 反应物料相态多样化 反应介质腐蚀性强 高技术密集度 二、精细化工对反应设备的要求 反应器内要有良好的传质和传热条件 建立合适的浓度温度分布体系 对于强放热或吸热反应要保证保证足够快的传热速率和可靠的热稳定性； 根据操作温度、压力和介质的腐蚀性能，要求设备材料、型式和结构具有可靠的机械强度和抗腐蚀性能。 1.2 反应器类型 管式反应器 釜式反应器 塔式反应器 板式塔 填料塔 鼓泡塔 反应床 固定床 流化床 移动床 滴流床 反应器类型 (1)管式反应器 管式反应器的特征是，长度远较管径为大，内部中空，不设置任何构件它多用于均相反应，例如，由轻油裂解生产乙烯所用的裂解炉便属此类反应器。 管式反应器的结构 (2)釜式反应器 釜式反应器又称反应釜或搅拌反应器，其高度一般与其直径相等或稍高，釜内设有搅拌装置及挡板，并可根据不同的情况，在釜外或釜内安装传热构件以维持所需反应温度。釜式反应器是精细化工行业中应用十分广泛的一类反应器、一般用于进行均相反应，也可用于进行多相反应，如气液反应、液液反应、液固反应以及气液固反应。许多酯化反应、硝化反应、磺化反应以及氯化反应等，都在釜式反应器中进行。 (3)塔式反应器 塔式反应器的高度一般为直径的数倍以至十余倍，内部设有为了增加两相接触的构件如填料、筛板等。图1．2(c)为板式塔，图1．2(d)为填料塔。塔式反应器主要用于两种流体相反应的过程，如气液反应和液液反应。鼓泡塔(见团1．2(e))也是塔式反应器的一种．用以进行气液反应、它内部不设置任何构件，气体以气泡形式通过液层。喷雾塔也属于塔式反应器(见团1．2(f))，用于气液反应．液体呈雾滴状分散于气体中，情况正好与鼓泡塔相反。无论哪一种型式的塔式反应器，参与反应的两种流体可以逆流、也可以并流，视具体情况而定。 板式塔 板式塔 填料塔 填料塔的构造 鼓泡塔 喷雾塔 (4)固定床反应器 固定床反应器的特征为反应器内填充有固定不动的固体颗粒，这些固体颗粒可以是固体催化剂，也可以是固体反应物。 固定床反应器是一种被广泛采用的多相催化反应器，如氨合成、甲醇合成、苯氧化以及邻二甲苯氧化反应都是在这种反应器中进行的。 图1．2(g)所示为一列管式固定床反应器，管内装催化剂、反应物料自上而下通过床层，管间的载热体与管内的反应物料进行换热，以维持所需的温度条件。对于放热反应，往往使用冷的原料作为载热体，借此将其预热至反应所要求的温度，然后再进入床层，这种反应器称为自热反应器。此外，也有在绝热条件下进行反应的固定床反应器。除多相催化反应外，固定床反应器还用于气固及液固非催化反应。 列管式固定床反应器 (5)流化床反应器 流化床反应器是一种有固体颗粒参与的反应器，与固定床反应器不同．这些颗粒处于运动状态，且其运动方向是多种多样的。流化床反应器内流体与固体颗粒所构成的床层犹如沸腾的液体，故又称沸腾床反应器。因为这种床层具有与液体相类似的性质，有入又把它叫做假液化层。图1．2(h)是这种反应器的示意图，反应器下部设有分布板，板上放置固体颗粒，流体自分布板下送入，均匀地流过颗粒层。当流体速度达到一定数值后，固体颗粒开始松动，再增大流速即进入流化状态。反应器内一般都设置有挡板、换热器以及流体与固体分离装置等内部构件．以保证得到良好的流动状态和所需的温度条件，以及反应后的物料分离。流化床反应器可用于气—固、液—固以及气—液—固催化或非催化反应，是工业生产中较广泛使用的反应器，典型的例子是催化裂解反应装置，还有一些气—固—相催化反应，如萘氧化、丙烯氨氧化和丁烯氧化脱氢等也采用此反波器。流化床反应器用于固相加工也是十分典型的、如黄铁矿和闪锌矿、石灰石的煅烧等。 流化床 (6)移动床反应器和滴流床反应器 移动床反应器也是一种固体颗粒参与的反应器，与固定床反应器相似，不同之处是固体颗粒自反应器顶部连续加入，自上而下移动，由底部卸出，如固体颗粒为催化剂，则用提升装置将其输送至反应器顶部返回反应器内。反应流体与颗粒成逆流、此种反应器适用于催化刑需要连续进行再生的催化反应过程和固相加工反应，图1．2(i)为其示意图。 滴流床反应器又称涓流床反应器，如图1．2(j)所示。从某种意义说，这种反应器也属于固定床反应器，用于使用固体催化剂的气液反应，如石油馏分加氢脱硫用的就是此种反应器。通常反应气体与液体自上而下成并流流动，有时也采用逆流操作。 间歇反应器的特点 间歇反应器在反应过程中既没有物料的输入，也没有物料的输出，即不存在物料的流动。整个反应过程都是在恒容下进行的。反应物系若为气体．则必充满整个反应器空间．体积不变自不待言；若为液体