化学反应过程与设备 化学反应过程与设备 12.《化学反应过程与设备》实训指导手册.docVIP

PAGE 《化学反应过程与设备》 实训指导手册 生物与化工学院 二〇一七年一月 前言 本讲义根据《应用化工技术专业人才培养方案》的基本要求和《化学反应过程与设备》课程标准，在总结多年的实践教学经验及行业企业充分调研的基础上编写而成。 共分为间歇釜式反应器、固定床反应器、流化床反应器的仿真操作等三个项目，每个项目成若干个任务，每个任务兼顾岗位实际需求。 本讲义由《化学反应过程与设备》课程组编写，其中间歇釜式反应器由青岛职业技术学院左常江、管丽君老师编写，固定床反应器由青岛海湾集团于昕嘉编写、流化床反应器的仿真操作由青岛海湾集团张文龙老师编写。在编写过程中得到了青岛海湾集团有限公司的大力支持和帮助，在此一并表示感谢。 限于编者对职教教改的理解和教学经验，书中难免存在疏漏和错误，恳请专家和读者批评指正，不胜感谢！ PAGE PAGE I 目录 TOC \o 1-1 \h \u 24758 实训一 间歇釜单元仿真操作 1 31466 实训二 固定床反应器单元仿真操作 8 17084 实训三 流化床反应器单元仿真操作 17 PAGE PAGE 26 实训一 间歇釜单元仿真操作 一、工艺流程简介 1.工作原理 间歇釜反应器是化工生产过程中应用最普遍的反应器，在精细化学品、高分子聚合物和生物化工产品的生产中应用广泛。 采用间歇操作的反应器叫做间歇反应器，特点是将进行反应所需的原料一次性全部加入反应器，然后在其中发生反应，经过一定的时间，达到要求的反应程度后，卸除反应器内所有物料，其中主要是反应产物以及部分未被转化的原料。间歇反应器的优点是传质效率高，温度分布均匀，结构简单，加工方便，容易控制；缺点是生产效率低，间歇操作的辅助时间一般较长。 间歇反应在助剂、制药、染料等行业的生产过程中很常见。本工艺的产品（2-巯基苯并噻唑）是橡胶制品硫化促进剂DM（2,2-二硫代苯并噻唑）的中间产品，它本身也是硫化促进剂，但活性不如DM。 2.流程说明 全流程的缩合反应包括备料工序和缩合工序。为突出重点，略去了备料工序，并配有仿DCS图和现场图。缩合工序共有三种原料，多硫化钠（Na2Sn）、邻硝基氯苯（C6H4ClNO2）及二硫化碳（CS2）。 主反应如下 2 C6H4ClNO2+Na2Sn C12H8N2S2O4+2NaCl+(n-2)S C12H8N2S2O4+2CS2+2H2O+3Na2Sn 2C7H4NS2Na+2H2S +2Na2S2O3+(3n-4)S 副反应如下： C6H4ClNO2+Na2Sn+ H2O C6H6NCl+ Na2S2O3+(n-2)S 将来自备料工段的CS2、C6H4ClNO2、Na2Sn三种原料分别注入计量罐V501和V502中及沉淀罐V503中，经计量沉淀后利用位差及离心泵P501输送至反应釜R501中，R501的温度由夹套中的蒸汽、冷却水控制。为了获得较高的收率及确保反应过程安全，设有只控制冷却水的分程控制TIC501，通过控制R501的温度来控制反应速率和副反应速率。 本工艺流程中，正反应的活化能比副反应的活化能要高，因而升温更有利于提高正反应速率。由于在90℃的时候，正反应和副反应的速率比较接近，所以要尽量延长反应温度TIC501大于90℃的时间，以获得更多的目的产物。 3.联锁说明 为了确保反应安全，设有联锁，当联锁处于投用状态，且间歇反应釜R501的温度高于128℃或压力高与8atm时，会触发联锁（开高压冷却水阀V06R501，停搅拌器M501，关闭加热蒸汽阀V05R501）。 二、工艺卡片 1.设备列表 位号 名称 说明 R501 间歇釜 V501 C6H4ClNO2计量罐 V502 CS2计量罐 V503 Na2Sn沉淀罐 P501 离心泵 M501 电动机 2.现场阀门 现场阀门位号 描述 V01V501 计量罐V501进料阀 V02V501 计量罐V501放空阀 V03V501 计量罐V501溢流阀 V04V501 计量罐V501出料阀 V01V502 计量罐V502进料阀 V02V502 计量罐V502放空阀 V03V502 计量罐V502溢流阀 V04V502 计量罐V502出料阀 V01V503 沉淀罐V503进料阀 V01R501 蒸汽总阀 V02R501 间歇釜出料阀 V03R501 间歇釜放空阀 V04R501 间歇釜安全阀 V05R501 蒸汽加热阀 V06R501 高压冷却水进水阀 V07R501 蒸汽预热阀 V08R501 蒸汽加压阀 V01P501 离心泵P501前阀 V02P501 离心泵P501后阀 V03P501 多硫化钠进料阀 TV501I 釜温控制阀TV501前阀 TV501O 釜温