回路反响器在无机分解中使用

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1 回路反响器的组成

回路反响器次要组成包罗宁静罐、质料储罐、进料泵、文丘里放射布局、反响器、循环泵、换热器和产品接纳罐等。循环回路局部包罗文丘里放射机构、反响器、循环泵和换热器。根本操纵办法是质料经过进料泵进入反响器内,封闭进料泵,开启循环泵,在其作用下经过换热器举行不停地预热至反响温度;之后颠末循环泵减速之后的流体不停的经过文丘里布局的主嘴放射而出,而且在喷嘴处由于高压不停吸入气体,两者在文丘里布局中不停混淆,放射到反响器底部;之后液体颠末换热器换热之后再次喷入,而未完全反响的气体经过气液均衡管再次吸入[1]。在首次举行反响的历程中必要不停的从接样口接样,以确定某个反响在该反响体系中的反响工夫。

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图1  回路反响器的流程表示简图

回路反响器设计要点表现在三个方面:

(1)回路反响器接纳的引射器为液体引射气体的方法,引射体积比的范畴是0.5~2,为了引射充足的气体,必需包管循环泵的流量和引射器相婚配;

(2)回路反响器的循环泵并不是平凡意义上的循环泵,它要满意几点要求:

(a)回路反响器通常在较高的压力下事情,必要循环泵有精良的耐压功能和优秀的密封;

(b)回路反响器的反响液中通常含有小粒径的固体催化剂,而且许多时候也含有巨大的气泡,因而选取的循环泵必需要有对微小固体和睦体的耐受才能;

      (3)必需挑选符合的换热器,以实时的移走反响发生的热量,包管反响温度;

2 回路反响器的上风

回路反响器的上风是绝对于传统的釜式反响器而言的。回路反响器的上风有以下几点:

(1)回路反响器的反响速率更快。回路反响器的混淆布局接纳的是文丘里放射布局,绝对一样平常的釜式搅拌布局,构成的气泡体积更小,比外表积更高,从而进步了传质系数,延长了反响工夫[2];

表1  反响釜、回路反响器传质结果比拟

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(2)回路反响器的密封更复杂、牢靠。反响釜由于接纳了机器密封,或多或少的都市存在走漏题目,关于高危、高压反响这是不行无视的宁静隐患;而回路反响器接纳的是静密封布局,在密封方面愈加复杂、牢靠,现在文献的报道最高压力可以做到10MPa;

(3)回路反响器的温度控制更好。关于反响温度的控制,一样平常的反响釜只能经过夹套大概内置蛇管来举行完成,夹套的换热面积有限,并且只能打仗外侧的物料,而在反响釜内设置蛇管不但使得布局愈加庞大,而且对反响釜内的流场有着不行展望的影响;而回路反响器经过外设的列管式换热器对反响热举行移除,包管了充足的换热面积,同时办理了反响器在缩小历程中的换热题目。

(4)回路反响器愈加容易缩小。传统釜式反响器的缩小的题目次要表现在两个方面,一方面缩小之后的混淆结果得不到无效的包管;另一方面缩小之后,由于布局的限定换热结果弱化的十分分明;回路反响器将两者离开举行办理,起首缩小之后的文丘里布局只需设计公道,仍旧可以坚持比力好的气液混淆结果,而换热方面可以经过选择符合的列管式换热器举行办理,不受反响釜布局、巨细的限定[3]。

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图2  放射器原理图

3 回路反响器的使用

3.1 烷氧基化反响

环氧乙烷(EO)或环氧丙烷(PO)等环氧化物与生动氢的无机化合物产生开环加成反响称为烷氧基化反响。烷氧基化的是在100~180oC,肯定的压力,催化剂存在的状况下举行反响,反响通常是强放热反响。反响物环氧乙烷(环氧丙烷)自己凯发性子生动,易燃、易爆,因而创建牢靠的反响器条件十分紧张。

该工艺最后利用的反响设置装备摆设是带无机械搅拌的反响釜,至今仍有利用。操纵办法是环氧乙烷经过釜底设计的鼓泡管进入反响器内和液相产生反响,然后经过机器搅拌不停更新相界面,加速反响速率。接纳反响釜作为反响设置装备摆设的次要好处在于消费工艺成熟、设置装备摆设复杂、操纵机动度大,缺陷是反响速率慢、反响工夫长、产品格量差,别的存在着比力大的宁静隐患,这次要表现在两点,第一点是内置盘管的设计并不克不及完全移走由凯发反响发生热量,操纵不标准时十分容易招致环氧乙烷暴聚,热量无法实时撤出而产生伤害;第二点是搅拌釜接纳的机器密封属于动密封,十分容易由于走漏而产生变乱。

利用回路反响器作为反响设置装备摆设时,起首经过内部的循环泵和换热器将液体引发剂加热至反响温度(160oC);之后必要向体系充入肯定量的氮气,确保环氧乙烷的浓度一直维持在40%以下(爆炸上限),如许便能维持体系的宁静性;最初液体反响物经过喷嘴进入反响器,并在喷嘴的出口处构成负压,从而将气化的环氧乙烷吸入反响体系,两种反响物反响激烈的反响,液体不停循环,气体不停参加,直至反响完全。

从上述统一工艺在反响釜和回路反响器两种的反响器的比力中可以发明回路反响器在换热和宁静方面有着传统反响釜不行比较的上风。反响釜、外循环喷嘴反响器和回路反响器的产量比力可见于表2 [2]。

表2  搅拌釜、喷雾反响器、回路反响器产品比力

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3.2 2,6-二乙基苯胺分解

2,6-二乙基苯胺黑白常紧张的无机化工质料,可以用于制造染料、医药、香料、农药等,分外是用于制造氯代酰胺类除草剂。以苯胺和乙烯为质料,在低温、高压及催化剂的作用下分解2,6-二乙基苯胺的凯发反响方程式如图3所示。

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图3  利用苯胺和乙烯分解2,6二乙基苯胺

该反响的操纵和上一个反响相似,起首将搅拌匀称的催化剂和苯胺的悬浊液在循环泵的动员下,经过换热器将物料升温至反响温度;当到达反响温度之后,开启乙烯紧缩机,向反响体系内通入乙烯气体,通入的乙烯气体由于文丘里设置装备摆设的引射作用和悬浊液匀称混淆、反响;反响历程中放出少量的热,之前的热互换器在反响开端之后起到了冷却器的作用。

    相干的实行数据标明[5],在高压釜内必要7.2h才干完成的反响,在回路反响器中只必要4.5h即可,反响工夫延长了40%;若以3000吨/年的消费量来盘算,必要16台1000L的反响釜,而回路反响器的全容积只必要5850L。别的经过工艺优化发明,回路反响器内的催化剂利用量可以低落30~40%,并且催化剂的寿命大大进步,利用工夫大大加长。而以上的反响工夫短、催化剂的利用较少、反响比力平和等特点,使得产品的副产品增加2~3%,产品收率进步3~4%。

3 小结

回路反响器作为一种气液(气液固)反响用具有气液打仗充实、密封复杂牢靠、温度控制正确、缩小效应小等好处,因而很多本来接纳机器搅拌的反响釜举行的反响如氢化、氯化、氧化、烷氧基化等等反响范例均可以经过回路反响器来举行完成。本文起首介绍了回路反响器的操纵流程和设计的技能难点;之后介绍了回路反响器的绝对于传统釜式反响器的上风以及回路反响器在无机定制分解中的使用,盼望经过本篇文章的介绍能为以后气液反响器的选择提供新思绪。

参考文献

[1] 伍伟伟.高效能气液固反响技能—放射回路反响安装[J]. 化工设计, 2016(3):38-41.

[2] Dierendonck L L V, Zahradník J, Linek V. Loop Venturi ReactorA Feasible Alternative to Stirred Tank Reactors?[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 1998, 37(3):734-738.

[3] Warmeling H, Behr A, Vorholt A J. Jet loop reactors as a versatile reactor set up - Intensifying catalytic reactions: A review[J]. Chemical Engineering Science, 2016, 149:229-248.

[4] 聂金泉.用于气固液多相反响的回路反响器[J]. 化工配备技能, 1994(3):21-25.

[5] 孙京津. 一种新的乙氧基化反响器:介绍Buss公司消费的回路反响器[J]. 外表活性剂产业, 1996(1):46-49.


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