第三章精細化工單元操作過程與設備詳解演示文稿

第三章精細化工單元操作過程與設備詳解演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有35頁\編輯于星期四優(yōu)選第三章精細化工單元操作過程與設備現(xiàn)在是2頁\一共有35頁\編輯于星期四

由于精細化工產(chǎn)品種類繁多，其生產(chǎn)工藝千差萬別，所采用的工藝單元操作過程有所不同，對設備的要求也各有差異。

現(xiàn)在是3頁\一共有35頁\編輯于星期四精細化工操作：

原料預處理單元反應產(chǎn)物后處理產(chǎn)品提純、粉碎干燥、熔化溶解、蒸發(fā)汽化、加熱冷卻

蒸留、精留吸收、吸附萃取、結(jié)晶冷凝、過濾干燥現(xiàn)在是4頁\一共有35頁\編輯于星期四增塑劑生產(chǎn)工藝——DBP間歇式生產(chǎn)工藝冷凝酯化硫酸活性炭苯酐丁醇醇水共沸物醇水分離水丁醇中和純堿液分離水活性炭脫醇壓濾成品稀醇脫水回收醇脫色水洗現(xiàn)在是5頁\一共有35頁\編輯于星期四精細化工對生產(chǎn)工藝的要求：

在能夠?qū)崿F(xiàn)目標產(chǎn)品要求的前提下，工藝簡單、流程簡短、條件不苛刻、操作方便、生產(chǎn)成本低、原料來源廣泛。

對實現(xiàn)生產(chǎn)工藝的設備要求：

滿足生產(chǎn)工藝要求、安全可靠性高、使用耐久性好、經(jīng)濟合理性佳。生產(chǎn)工藝能否順利實現(xiàn)，與設備的型式、結(jié)構(gòu)、尺寸以及操作條件等因素均密切相關(guān)。

現(xiàn)在是6頁\一共有35頁\編輯于星期四3.1物料的輸送

精細化工生產(chǎn)過程中涉及的物料形態(tài)常常是固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種。實現(xiàn)物料輸送的設備種類有很多，一般可分為：液體輸送設備、固體輸送設備和氣體輸送設備三類?，F(xiàn)在是7頁\一共有35頁\編輯于星期四3.1.1液體物料的輸送

液體物料形態(tài)種類很多。由于其粘性大小、腐蝕性強弱不同，液體中可能懸浮固體和氣體顆粒，溫度、壓強也有高有低等等，因此液體輸送中可選用的設備種類很多。精化生產(chǎn)中輸送液體最常用的設備還是泵。

現(xiàn)在是8頁\一共有35頁\編輯于星期四泵是實現(xiàn)液體輸送或增壓的機械。

泵的主要作用是輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。泵通常按工作原理分為：①容積式泵，如往復泵、回轉(zhuǎn)泵、柱塞泵、齒輪泵、蠕動泵、滑片泵等；②動力式泵，如離心泵、軸流泵、旋渦泵等；③其他類型泵，如射流泵、水錘泵、電磁泵、氣體升液泵等。

現(xiàn)在是9頁\一共有35頁\編輯于星期四

射流泵水錘泵電磁泵現(xiàn)在是10頁\一共有35頁\編輯于星期四泵除按工作原理分類外，還可按其他方法分類和命名。例如：

●按驅(qū)動方法可分為電動泵和水輪泵等；

●按結(jié)構(gòu)可分為單級泵和多級泵；

●按用途可分為鍋爐給水泵和計量泵等；

●按輸送液體的性質(zhì)可分為水泵、油泵和泥漿泵等?，F(xiàn)在是11頁\一共有35頁\編輯于星期四3.1.2固體物料的輸送固體物料的形態(tài)多樣，包括粉末狀、顆粒狀、大粒狀、塊狀等等，對于不同形態(tài)的固體物料應采用不同的輸送方式及設備。常見的固體物料輸送設備見講義。

現(xiàn)在是12頁\一共有35頁\編輯于星期四3.1.3氣體物料的輸送

輸送和壓縮氣體物料的設備統(tǒng)稱為氣體壓送機械。按其出口壓力可分為：

●通風機(終壓小于1.47×104Pa表壓)，

●鼓風機(終壓為1.47×104Pa～2.94×104Pa表壓)，

●壓縮機(終壓大于2.94×104Pa表壓)?，F(xiàn)在是13頁\一共有35頁\編輯于星期四鼓風機壓縮機現(xiàn)在是14頁\一共有35頁\編輯于星期四真空泵：旋片式真空泵水環(huán)真空泵現(xiàn)在是15頁\一共有35頁\編輯于星期四3.2物料的反應

精細化工產(chǎn)品的生產(chǎn)涉及的化學反應很多，但反應的過程基本上是在反應器內(nèi)完成的，因此反應器是核心的設備。正確選擇反應設備的形式、結(jié)構(gòu)尺寸、確定最適宜的反應溫度、濃度和物料流動狀態(tài)是精細化工生產(chǎn)能否達到工藝要求的關(guān)鍵，是保證主產(chǎn)品的生成、分離提純和減少污染的關(guān)鍵?，F(xiàn)在是16頁\一共有35頁\編輯于星期四3.2.1反應設備分類

●按幾何結(jié)構(gòu)形式的不同，反應器可分為釜式、管式和塔式等類型。

●按操作方法的不同，反應器可分為間歇式、半間歇式和連續(xù)式幾種。

●按體系的相態(tài)，化學反應可分為均相和非均相反應。

●按吸熱放熱要求，反應器可分為等溫反應器、不等溫反應器和絕熱反應器三種。

現(xiàn)在是17頁\一共有35頁\編輯于星期四3.2.2反應器的結(jié)構(gòu)形式及操作方式

決定設備構(gòu)造的因素主要有：物料的聚集狀態(tài)和混合物的稠度、混合的強度、操作溫度和壓力、熱效應和傳熱強度以及物料的化學性質(zhì)等。最主要的影響因素:傳熱強度和混合強度。

現(xiàn)在是18頁\一共有35頁\編輯于星期四釜式反應器

大量用于氣-液、液-液和液-固相反應過程。常為圓筒形，容積可大可小，多帶有夾套、蛇管或列管等表面?zhèn)鳠針?gòu)件；附有長溫度計或熱電偶；能承受3×105～4×105Pa壓力;反應罐內(nèi)常裝有攪拌器。釜式反應器動畫現(xiàn)在是19頁\一共有35頁\編輯于星期四攪拌器

①漿式、錨式和框式攪拌器②渦輪式攪拌器③螺旋漿式攪拌器④螺帶式攪拌器⑤消泡漿式攪拌器

（具體見講義及“液體攪拌4-1-1”）適用于低、中粘度的有槳式、渦輪式、旋槳式等。適用于高粘度的有大葉片、低轉(zhuǎn)速攪拌器，如錨式、框式、螺帶式、螺桿式等。現(xiàn)在是20頁\一共有35頁\編輯于星期四管式反應器

:傳熱面積大、耐壓高、結(jié)構(gòu)簡單、加工方便。

:適用于氣相及均液相反應、氣液相反應、有懸浮固體或催化劑存在時的液固和氣液固反應。在強放熱反應和高壓反應時，有釜式反應器不具備的優(yōu)勢。特別適用于高壓反應、混合物為氣體的反應體系特點應用現(xiàn)在是21頁\一共有35頁\編輯于星期四塔式反應器

適用于氣液相逆流操作反應。①鼓泡塔

②填料塔

③板式塔

④噴霧塔

分類：現(xiàn)在是22頁\一共有35頁\編輯于星期四鼓泡塔

圓柱形塔體內(nèi)設擋板及鼓泡器構(gòu)成鼓泡塔式反應器，液體物料從塔頂加入，從底部流出；氣體物料從塔底部通入，分散成氣泡沿液層上升，從塔頂排出。適用于氣一液相反應及氣一固三相反應，是生產(chǎn)中應用較廣泛的氣液反應設備。

結(jié)構(gòu)簡單、造價低、易控制和維修；不同的選材可以適用于腐蝕性的反應物料；用于高壓操作也很方便。現(xiàn)在是23頁\一共有35頁\編輯于星期四填料塔

塔內(nèi)部有填充物，填充物可為圓環(huán)、螺旋環(huán)或馬鞍環(huán)等，是廣泛使用的氣體吸收設備。填料塔適宜于處理氣體物料量大而液體物料量小的過程。板式塔

塔體內(nèi)部有塔板結(jié)構(gòu)，可采用篩板或泡罩板，在每塊塔板上，氣體分散于液體中，故氣體為分散相，液體為連續(xù)相。適用于氣液相逆流操作的反應和要求伴隨蒸餾的化學反應。

噴霧塔

噴霧塔系將液體分散于氣體中，氣體為連續(xù)相，液體為分散相。塔體內(nèi)部可有攪拌裝置或脈沖振動裝置，適用于氣液、液液、液固等非均相反應、氣液相進行的快速反應及要求伴隨萃取的化學反應。

現(xiàn)在是24頁\一共有35頁\編輯于星期四床類反應器

①固定床反應器②移動床反應器③流化床反應器

流化狀態(tài)動畫現(xiàn)在是25頁\一共有35頁\編輯于星期四懸浮液的分離

使固體顆粒與液體相分離的操作。

懸浮液的分離分為過濾和沉降兩類。

現(xiàn)在是26頁\一共有35頁\編輯于星期四影響過濾操作的因素——物料性質(zhì)、過濾介質(zhì)和過濾條件?！裎锪现械墓腆w顆粒具有不同的幾何形狀的影響；●懸浮液中固體顆粒的粒徑的影響；●懸浮液的粘度、密度及固液間密度差的影響。

物料性質(zhì)的影響：現(xiàn)在是27頁\一共有35頁\編輯于星期四粘度的影響：料液粘度愈大，物料的過濾速度愈慢。解決辦法：●提高懸浮液溫度；●加入絮凝劑或凈化劑或助濾劑。現(xiàn)在是28頁\一共有35頁\編輯于星期四物料的蒸發(fā)

將含有非揮發(fā)性溶質(zhì)和揮發(fā)性溶劑組成的溶液進行濃縮的過程稱為蒸發(fā)。是精細化工生產(chǎn)常用的溶液濃縮方式。

按操作溫度可將蒸發(fā)分為在沸點溫度下的沸騰蒸發(fā)和低于沸點溫度下的自然蒸發(fā)兩大類。

蒸發(fā)操作可以在常壓、加壓或減壓下的條件下進行。

蒸發(fā)操作的流程根據(jù)對蒸汽的利用方法，可分為單效蒸發(fā)流程和多效蒸發(fā)流程兩大類。蒸發(fā)流程現(xiàn)在是29頁\一共有35頁\編輯于星期四單效蒸發(fā)流程

單效蒸發(fā)流程不再利用溶液蒸發(fā)時所產(chǎn)生的二次蒸汽，使用的設備簡單、投資少，但熱能利用率相對較低，比較適用于規(guī)模不太大的精細化工生產(chǎn)。

多效蒸發(fā)流程

為了降低能源消耗，可將生產(chǎn)中產(chǎn)出的二次蒸汽加以利用，依次作為下一蒸發(fā)器的加熱蒸汽。一個蒸發(fā)器稱為一效蒸發(fā)器，多個蒸發(fā)器串聯(lián)可構(gòu)成多效蒸發(fā)器。常用的為2-4效多效蒸發(fā)器。現(xiàn)在是30頁\一共有35頁\編輯于星期四蒸發(fā)設備

蒸發(fā)器是蒸發(fā)操作單元的主要設備。生產(chǎn)中使用的蒸發(fā)器的類型很多，按溶液的流動方式主要分為單程型和循環(huán)多程型兩大類。

蒸發(fā)器分類單程型蒸發(fā)器(薄膜蒸發(fā)器)長管型

圓筒型

刮膜板型

離心型

循環(huán)多程型蒸發(fā)器

中央循環(huán)管式蒸發(fā)器

懸框式蒸發(fā)器

外加熱式蒸發(fā)器

列文式蒸發(fā)器

強制循環(huán)蒸發(fā)器

標準蒸發(fā)器降膜蒸發(fā)器升膜蒸發(fā)器式刮板蒸發(fā)器現(xiàn)在是31頁\一共有35頁\編輯于星期四3.5物料的結(jié)晶

結(jié)晶是溶質(zhì)以晶體狀態(tài)從溶液中析出的過程?，F(xiàn)在是32頁\一共有35頁\編輯于星期四影響結(jié)晶的因素：影響因素：溶液組成、溶劑性質(zhì)、pH值、溶液的過飽和度及過冷度、攪拌速度、溫度等等（直接或間接地影響著晶體的形狀、大小、顏色、純度、產(chǎn)量等）。結(jié)晶的過程主要分為兩個階段，即晶核的形成和晶核的成長，兩者常常是同時進行的?，F(xiàn)在是33頁\一共有35頁\編輯于星期四制備過飽和溶液的方法

●冷卻法——自然冷卻、間壁冷卻、接觸冷卻

●蒸發(fā)法——常壓、加壓、減壓蒸發(fā)●真空蒸發(fā)冷卻法——溶劑在真空的條件下迅速蒸發(fā)而后絕熱冷卻

●鹽析法——加入一些物質(zhì)