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化學(xué)反應(yīng)工程實驗裝置的操作流程

更新時間:2018-04-25  |  點擊率:1771
  化學(xué)反應(yīng)工程實驗裝置的批式反應(yīng)器又名分批式反應(yīng)器,批次反應(yīng)器或間歇反應(yīng)器。此類型反應(yīng)器的操作方式顧名思義就是以批次為單位,將反應(yīng)原料分批次加入反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng),待反應(yīng)完成或是到到達(dá)預(yù)定時間,得到所需的轉(zhuǎn)化率后,停止反應(yīng),同時將所有產(chǎn)品取出,并在下一批次操作前,視情況將反應(yīng)器的內(nèi)部進(jìn)行清理,即完成這一批次的操作流程。特點是所有的操作流程都是以分批方式進(jìn)行,因此在每一批次的反應(yīng)過程中均不受前后批次操作的影響。在反應(yīng)系統(tǒng)方面,批式反應(yīng)器zui常用于液相反應(yīng),固相及液-固混合相也適用,但氣相反應(yīng)則較不適合,因為其所能處理的量少,而且反應(yīng)過程中操作不易,只有在像是氣體成分分析時,樣品量少且需要數(shù)據(jù)的情況下,才會使用精密的批式反應(yīng)裝置(如氣相層析儀)來進(jìn)行分析,一般在處理大量氣體反應(yīng)時,則大多以連續(xù)式反應(yīng)器為主。操作過程中包含進(jìn)料、卸料以及清理設(shè)備等步驟,有相當(dāng)長的非反應(yīng)時間以及勞動力需求,因此,批式反應(yīng)器通常應(yīng)用于規(guī)模與產(chǎn)量較小的產(chǎn)業(yè),如食品、藥品、精密化學(xué)品等產(chǎn)品的制造。
 
 
  化學(xué)反應(yīng)工程實驗裝置一般于實驗室中所使用的反應(yīng)器,通常體積較小而且結(jié)構(gòu)簡單,例如在實驗室僅需一個燒杯、一支試管即可進(jìn)行一項簡單的化學(xué)反應(yīng),而在工業(yè)上所使用的反應(yīng)器,通常體積巨大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,同時又不單單只進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),內(nèi)部除了反應(yīng)過程之外常伴隨質(zhì)傳、熱傳、物料輸送等工業(yè)程序。在化工生產(chǎn)中,反應(yīng)器是相當(dāng)重要的生產(chǎn)設(shè)備,約占生產(chǎn)設(shè)備總投資額的15-20%,并可依不同的生產(chǎn)流程與操作條件,調(diào)整反應(yīng)器的規(guī)格與形式,舉凡如煉油廠的輕油裂解爐、煉鋼廠的高爐、塑膠工廠的聚合反應(yīng)器、制藥廠的藥物合成裝置、釀酒廠的酒精發(fā)酵槽等,均是反應(yīng)器的應(yīng)用。
 
  化學(xué)反應(yīng)工程實驗裝置是將一個或數(shù)個物質(zhì)經(jīng)由化學(xué)變化轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N物質(zhì)的過程。反應(yīng)器則是借由控制化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行,將原先不具有經(jīng)濟價值的原料轉(zhuǎn)變?yōu)樯虡I(yè)化的產(chǎn)品,是化工生產(chǎn)中的核心設(shè)備之一,其性能優(yōu)劣會直接影響整個生產(chǎn)流程。因此,設(shè)計一個具穩(wěn)定生產(chǎn)、低耗能,同時又具備安全與環(huán)保的反應(yīng)器即是化學(xué)工程師的主要任務(wù)。當(dāng)原料在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)時,除了化學(xué)變化之外,也會伴隨著一些物理變化的產(chǎn)生(如溫度、濃度變化),兩者在操作過程中會交互影響,影響zui終產(chǎn)率、設(shè)備穩(wěn)定度、操控難度等。這些問題在尺度較小而且簡易的實驗室反應(yīng)器中較不顯著,但在規(guī)模較大的工業(yè)反應(yīng)器中往往會造成大量的工程問題,所以了解化學(xué)反應(yīng)相關(guān)的基本理論即是反應(yīng)器設(shè)計的重點之一,其中包含化學(xué)動力學(xué)、反應(yīng)機構(gòu)、化學(xué)平衡、反應(yīng)速率方程式、物理相態(tài)(固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài))、吸(放)熱反應(yīng)、催化劑等理論。