化工工程工艺中的反应器设计与反应条件优化研究

化工工程工艺中的反应器设计与反应条件优化研究

任志奇

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摘要：精细化工行业是目前比较热门的行业，但是反应的过程中具备了一定的危险性，需要格外的小心，因此对于精细加工过程中使用的反应器材的选择就有很高的要求，同时对于车间工艺的设计上也有一定的要求，本文针对目前精细加工行业内出现的一些状况进行分析，同时提出了一些可行性的策略。

关键词：精细化工；反应器；车间工艺

前言：

精细化工加工是目前比较热门的行业，生活中很多地方都需要精细化工产品，但是由于精细化工反应需要在某些特定的环境或者是温度下才能产生进行，而且这些反应往往伴随着挥发性的气体、液体，以及易燃性、易爆炸性的材料进行反应，为了防止一系列的恶劣的化学反应的发生，因此就对其反应器以及反映环境的设计有很高的要求。本文针对精细化工的反应器的反应特点，操作过程以及车间的工艺设计进行研究。

1、精细化工反应现状

精细化工是综合性较强的技术密集型工业。首先，生产过程中工艺流程长、单元反应多、原料复杂、中间过程控制要求严格，而且应用和涉及多领域、多学科的理论知识和专业技能，其中包括多步合成，分离技术，分析测试、性能筛选、复配技术、剂型研制、商品化加工、应用开发和技术服务等。

1.1反应过程复杂

由于上述内容，精细化工反应的过程十分的复杂，时常伴随着高温、高压的状况出现，然而高温高压的状况下就可能会伴随着挥发以及更加剧烈的反应。反应过程中使用的原料多为有机物，产生的诸多的复杂的反应会产生更加剧烈的反应。考虑产物的同时就需要考虑反应器的使用问题。

1.2反应条件严格

许多反映需要按照一定的顺序以及一定的温度湿度以及压力的状况下进行。很多的情况下没中反应物加入的时间以及反应所用的时间都需要进行精细的测量，不容许有一点的错失。对于压力、温度和湿度的测量要使用专门的器材进行测量，反应所使用的材料也同样的复杂，用法及用量都有严格的限制，另外，很多的原料的存放都需要在特定的环境下。一旦放在不适宜的条件下就会发生变质，这样，所使用的原料在使用的过程中就会产生其他的产物，反应过程中的不定性因素就会增加，不仅会浪费原料，同时也会增加危险性。

1.3反应产生多种副产品

副产品的产生是不可避免的，有时甚至会出现污染的状况等等。有些时候反应产生的热量较大，合适的反应器在使用过程中能够降低反应的危险性。另外一些副产品会有腐蚀性，简单的排放会导致水体或是土壤的毁坏，有时还需要进行二次处理，有时反应的会出现一些有毒或是易发生爆炸的气体，这时就需要在相对密闭的环境下，通过二次反应将所产生的有毒或是易燃易爆炸的气体进行吸收，防止给人造成危险。

2、化学反应器的相关操作要求

2.1间歇式操作

有些反应的过程不是一个连续的过程，需要有一段时间的冷却，或者是持续不断的升温的过程，注重操作并不适用于大面积的制作过程，由于反应的时间以及工艺的复杂性，每次添加原料都需要进行一定的间歇时间，这种操作方式是为了防止连续操作带来的一系列的剧烈的反应，这种间歇式的操作更具备安全性，但是由于反应所消耗的时间以及人力物力较大，只有在一些容易发生剧烈反应的操作上才会使用。一般都会使用搅拌，这样产生的挥发性气体等等都会在间歇的时间内消失，也保障了人员的安全性。

2.2连续性操作

化工原料的不间歇的放入会使原料不间断的反应，这种操作方式会加大反应的效率同时也能增加产量，大量的原料注入时，每种原料的量都需要严格的控制，这种大量的原料同时进行反应，这种情况下就会减少人力与物力的使用，同时也会提升自动化和机械化的使用程度。

2.3半连续性操作

这种方式是结合连续性操作与间歇式操作的方式，有一部分材料需要一次性注入到反应器中，另一部分的材料需要间歇式的注入其中，需要按照一定的时间的安排进行操作，这种方式就需要工作人员进行控制，这种反应方式结合了其他两种方式的优点，非常容易控制。

3、精细化工车间工艺设计目前存在的问题

精细加工的车间工艺设计目前存在了很多的不合理的地方，反映在多个方面，消防设计的不合理，空间设置的不合理以及废料排放都存在不合理的地方，因此就需要对此进行分析。

3.1设计准备工作不足

建筑材料的选取一定要考虑到防火与防爆的设计，消防器材的设计安装以及位置的摆放都有严格的规定进行限制，但是与此同时，许多的车间为了节省一定的空间，以及节省一定的支出，就将消防的设置进行简化，唯有面临检查之前会进行仓促的重新布置，这种应付了事的行为就会造成巨大的隐患，同时有些车间为了一些材料的放置，就会将本应属于消防器材的空间进行占用，消防通道门口会堆积一些物品，致使消防器材和材料不能正常使用，另外许多的灭火器都有一定的年限，这就需要工厂管理人员进行定期的检查和更换，然而由于管理人员的意识不足就会导致是固定发生。

3.2车间布置设计不合理

空间设计的不合理体现在，很多的反应会产生一些易挥发的其他，而另一些反应又伴随着高温的状况，这是如果两个反应车间的距离较近就会产生一系列的化学反应，引发爆炸等。空间设计的不合理还表现在，材料的摆放以及空间的利用上，材料的摆放是十分讲究的，很多的原材料需要放置在密闭的环境下，而有一些材料则需要放置在低温甚至是高温的环境下，另外一些放置在常温下的材料如何的进行摆放，不够合理的进行空间的利用，使得一些材料进行堆积，当需要使用的时候不能够很快的寻到。

3.3配管工程设计不合理

排放系统是设计十分重要，排放系统是对于反应过程中产生的一系列的废弃材料进行外界排放的过程，有些废弃材料具备一定的腐蚀性，会损坏排放设施，另外排放地点的选取也存在不合理的地方，一些工厂直接将这些废弃物排放到河水中，导致河水中的很多生物不能够存活，同时也对环境造成了一定的污染，破坏了人们赖以生存的环境对人体造成了伤害，虽然对于目前的国家大力打击这种破坏环境的工厂，但是仍有一部分不良商家出现这种状况，这都是排放系统设计不合理导致的。

4、车间工艺设计的解决策略

针对目前车间工艺设计出现的一系列的问题进行研究，通过改善厂房的设计，工艺流程的设计以及消防等装置的设计进行合理化的改良，通过这种方式提升精细化加工的效率。

4.1厂房的设计

厂房的设计不仅对于空间的布局上有要求同时对于空间的利用以及功能性上都有要求。首先对于厂房的面积来说，一般都是按照需要进行设计，厂房的建造一般采用T字形或是长方形，这种设计方式有利于人员的疏散，厂房的空间设计需要考虑反应的过程，挥发性的反应要远离热反应，在反应之前就避免事故的发生，另外功能性上，一些反应器材的的放置空间需要有一定的计划性。

4.2工艺流程设计

需要考虑的因素是多方面的，选择合理的工艺途径，采用一定的反应方式对原材料进行加工，在考虑正常反应的基础上，同时考虑产生的副产品以及各种废料，进行综合性的考量。另外需要考量反应原料的存放以及运输等工作的进行。在进行反应的过程中之前一定要制定详细的计划，避免事故的发生。

4.3加强安全风险评估

这是精细化工行业内重要的方式，首先是对新工艺引进的评估，其次是现有的工艺路线、工艺参数或装置能力发生变更，且没有反应安全风险评估报告的，最后是因反应工艺问题，发生过生产安全事故的。

5、结语：

随着时代的发展，精细化工行业也在不断的进步与发展，但是快速发展的同时也会增加人们的忧虑，一系列的不安全的因素就会产生，这个时候所要考虑的问题就会增多，通过本文的撰写，希望能够提高相关人员的意识。

参考文献：

[1]杜辛颖,亓荣伟.精细化工反应器及车间工艺设计[J].云南化工,2018,45(04):247.

[2]张在春,杨敏.精细化工企业的防火设计探讨[J].山东化工,2017,46(09):113-114.