第三章 精细化工单元操作过程与设备

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1、知识点回顾：一、化学计量学转化率、收率、选择性、消耗定额、过量反应物、限制反应物、单程转化率、总转化率二、精细化工过程开发的一般规律三、精细化工产品的配方设计1.配方研究和设计的基本原则2.配方设计方法（1）单因素法（2）黄金分割点法（3）正交试验法第三章精细化工单元操作过程与设备一、本章基本要求1.通过本章的学习，复习以前所学的有关化工设备方面的知识，明确精细化工常用操作及设备。2.掌握精细化工对生产工艺的要求及对实现生产工艺的设备的要求。3.掌握反应设备的分类。4.掌握塔式反应器和床类反应器的种类、结构、特点及应用范围。5.了解精细化工生产中的分离操作及设备。二、教学的重点和难点重点

2、：1.精细化工对生产工艺的要求及对实现生产工艺的设备的要求。2.塔式反应器和床类反应器的种类、结构、特点及应用范围。难点：如何进行生产生产设备的选择。由于精细化工产品种类繁多，其生产工艺千差万别，所采用的工艺单元操作过程有所不同，对设备的要求也各有差异。精细化工操作：原料预处理单元反应产物后处理产品提纯、粉碎干燥、熔化溶解、蒸发汽化、加热冷却蒸留、精留吸收、吸附萃取、结晶冷凝、过滤干燥增塑剂生产工艺——DBP间歇式生产工艺冷凝酯化硫酸活性炭苯酐丁醇醇水共沸物醇水分离水丁醇中和纯碱液分离水活性炭脱醇压滤成品稀醇脱水回收醇脱色水洗精细化工对生产工艺的要求：在能够实现目标产品要求的前提下，工艺简

3、单、流程简短、条件不苛刻、操作方便、生产成本低、原料来源广泛。对实现生产工艺的设备要求：满足生产工艺要求、安全可靠性高、使用耐久性好、经济合理性佳。生产工艺能否顺利实现，与设备的型式、结构、尺寸以及操作条件等因素均密切相关。3.1物料的输送精细化工生产过程中涉及的物料形态常常是固态、液态和气态三种。实现物料输送的设备种类有很多，一般可分为：液体输送设备、固体输送设备和气体输送设备三类。3.1.1液体物料的输送液体物料形态种类很多。由于其粘性大小、腐蚀性强弱不同，液体中可能悬浮固体和气体颗粒，温度、压强也有高有低等等，因此液体输送中可选用的设备种类很多。精化生产中输送液体最常用的设备还是泵。

4、泵是实现液体输送或增压的机械。泵的主要作用是输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。泵通常按工作原理分为：①容积式泵，如往复泵、回转泵、柱塞泵、齿轮泵、蠕动泵、滑片泵等；②动力式泵，如离心泵、轴流泵、旋涡泵等；③其他类型泵，如射流泵、水锤泵、电磁泵、气体升液泵等。射流泵水锤泵电磁泵泵除按工作原理分类外，还可按其他方法分类和命名。例如：●按驱动方法可分为电动泵和水轮泵等；●按结构可分为单级泵和多级泵；●按用途可分为锅炉给水泵和计量泵等；●按输送液体的性质可分为水泵、油泵和泥浆泵等。3.1.2固体物料的输送固体物料的形态多样，包括

5、粉末状、颗粒状、大粒状、块状等等，对于不同形态的固体物料应采用不同的输送方式及设备。常见的固体物料输送设备见讲义。3.1.3气体物料的输送输送和压缩气体物料的设备统称为气体压送机械。按其出口压力可分为：●通风机(终压小于1.47×104Pa表压)，●鼓风机(终压为1.47×104Pa～2.94×104Pa表压)，●压缩机(终压大于2.94×104Pa表压)。鼓风机压缩机真空泵：旋片式真空泵水环真空泵3.2物料的反应精细化工产品的生产涉及的化学反应很多，但反应的过程基本上是在反应器内完成的，因此反应器是核心的设备。正确选择反应设备的形式、结构尺寸、确定最适宜的反应温度、浓度和物料流动状态是精

6、细化工生产能否达到工艺要求的关键，是保证主产品的生成、分离提纯和减少污染的关键。3.2.1反应设备分类●按几何结构形式的不同，反应器可分为釜式、管式和塔式等类型。●按操作方法的不同，反应器可分为间歇式、半间歇式和连续式几种。●按体系的相态，化学反应可分为均相和非均相反应。●按吸热放热要求，反应器可分为等温反应器、不等温反应器和绝热反应器三种。3.2.2反应器的结构形式及操作方式决定设备构造的因素主要有：物料的聚集状态和混合物的稠度、混合的强度、操作温度和压力、热效应和传热强度以及物料的化学性质等。最主要的影响因素:传热强度和混合强度。釜式反应器大量用于气-液、液-液和液-固相反应过程。常为

7、圆筒形，容积可大可小，多带有夹套、蛇管或列管等表面传热构件；附有长温度计或热电偶；能承受3×105～4×105Pa压力;反应罐内常装有搅拌器。釜式反应器动画搅拌器①浆式、锚式和框式搅拌器②涡轮式搅拌器③螺旋浆式搅拌器④螺带式搅拌器⑤消泡浆式搅拌器（具体见讲义及“液体搅拌4-1-1”）适用于低、中粘度的有桨式、涡轮式、旋桨式等。适用于高粘度的有大叶片、低转速搅拌器，如锚式、框式、螺带式、螺杆式等。管式反应器:传热面积大、耐