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化工过程中如何安全有效的控制反应釜温度

发表时间:2021-10-06 16:27

化工过程中如何安全有效的控制反应釜温度



在医药合成、精细化工操作过程中,我们经常会遇到氧化反应、酸碱中和等强放热反应,对于这些强放热反应,如果操控不当或设备不给力就很容易出现安全事故或生产效率低的缺陷。

在持续的稳定放热反应过程中,需要连续不间断的向反应釜夹套内通冷却水实施降温才能勉强维持冷热平衡,此谓“釜底抽薪”(严格意义上讲,心火来自于反应液而不在夹套)。

但是,如果放热突然加剧就极易引发冲料、溢锅或更大的安全事故,这其中的主要原因是反应釜的单位体积换热面积太小,单纯的夹套降温远不能满足放热工艺对冷能的需要量。

反应釜及夹套如图1所示

通常来讲:

    一台5m3反应釜的换热面积是13m2,面积体积比是2.6;

    一台3m3反应釜的换热面积是9.7m2, 面积体积比是3.23;

    一台 2m3反应釜的换热面积是7.2m2, 面积体积比是3.6;

    一台 1m3反应釜的换热面积是4.5m2, 面积体积比是4.5;

    一台 0.5m3反应釜的换热面积是2.6m2, 面积体积比是5.2。

反应釜体积越大,其单位体积的换热面积就越小;这对于放热反应来说,单位体积的换热面积越小对散热和降温越不利;但是,选择的反应釜太小时对生产效率不利。

在实际操作过程中,通过采取延长加料时间、反应时间及降低冷却水温度等措施来实现安全生产与生产效率的平衡。

为了更好地解决反应釜换热面积不足的问题,我们可引用外置换热器,对反应物料实施外循环内降温,此谓“扬汤止沸”。

通常采用的换热器

固定板式换热器

U型管式换热器

块孔式石墨换热器

外置换热器再配以反应液上抽料的思维,不仅有效解决了因反应釜单位体积的换热面积过小而造成的降温迟滞的问题,而且,由于设计了上抽料装置,就避免了反应液因底部泄漏带来的安全隐患;

本装置还具有结构简单、操作便捷、降温效果好、能耗低的特点,具有较高的推广应用价值。

当1台外置换热器不能满足降温需求时,可用2~4台换热器并联。像这样实际操作中,夹套降温如同“釜底抽薪”,外置换热器降温似“扬汤止沸”,二者携手更像奥特曼打怪兽,对付常规的放热反应已不在话下。

实际应用中,引液器上口通过管道从反应釜上部插入反应釜底部,引液器下部开口通过管道与循环泵相连;这样的设计能使引液器内一起充满反应液,能够确保上抽料的顺利运行。

引用外置换热器实施外循环内降温的技术方案,它所产生的明显的有益效果包括以下3方面:

1.实施外循环内降温能够使反应液温度迅速降至目标温度,使放热反应可控;

2.反应液自上边抽出的设计能够避免因反应釜底部泄漏带来的安全隐患;

3.由于缩短了加料时间和反应时间,对提高生产效率比较有利。

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