精细化工单元操作过程与设备说课材料

板式塔
塔体内部有塔板结构，可 采用筛板或泡罩板，在每 块塔板上，气体分散于液 体中，故气体为分散相， 液体为连续相。适用于气 液相逆流操作的反应和要 求伴随蒸馏的化学反应。
喷雾塔
喷雾塔系将液体分散于气体中，气 体为连续相，液体为分散相。塔体 内部可有搅拌装置或脉冲振动装置， 适用于气液、液液、液固等非均相 反应、气液相进行的快速反应及要 求伴随萃取的化学反应。
精细化工单元操作过程与设备
由于精细化工产品种类繁多，其生产工艺 千差万别，所采用的工艺单元操作过程有所不 同，对设备的要求也各有差异。
原料
预处理
提纯、粉碎 干燥、熔化 溶解、蒸发 汽化、加热 冷却
精细化工操作：
单元反应
产物后处理 产品
蒸留、精留 吸收、吸附 萃取、结晶 冷凝、过滤 干燥
增塑剂生产工艺——DBP间歇式生产工艺
适用于气一液相反应及 气一固三相反应，是生 产中应用较广泛的气液 反应设备。
结构简单、造价低、易控制 和维修；不同的选材可以适 用于腐蚀性的反应物料 ；用 于高压操作也很方便。
填料塔
塔内部有填充物，填充物 可为圆环、螺旋环或马鞍 环等，是广泛使用的气体 吸收设备。填料塔适宜于 处理气体物料量大而液体 物料量小的过程 。
生产工艺能否顺利实现，与设备的型式、结构、 尺寸以及操作条件等因素均密切相关。
3.1 物料的输送
精细化工生产过程中涉及的物料形态常常是 固态、液态和气态三种。实现物料输送的设备 种类有很多，一般可分为：液体输送设备、固 体输送设备和气体输送设备三类。
3.1.1 液体物料的输送
液体物料形态种类很多。由于其粘性大小、腐蚀 性强弱不同，液体中可能悬浮固体和气体颗粒，温 度、压强也有高有低等等，因此液体输送中可选用 的设备种类很多。
鼓 风 机
压缩机
旋片式 真空泵
真空泵：
水环真空泵
3.2 物料的反应
精细化工产品的生产涉及的化学反应 很多，但反应的过程基本上是在反应器 内完成的，因此反应器是核心的设备。
正确选择反应设备的形式、结构尺寸、 确定最适宜的反应温度、浓度和物料流 动状态是精细化工生产能否达到工艺要 求的关键，是保证主产品的生成、分离 提纯和减少污染的关键。
精化生产中输送液体最常用的设备还是泵。
泵是实现液体输送或增压的机械。
泵的主要作用是输送液体包括水、油、酸碱液、乳化 液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合 物以及含悬浮固体物的液体。
泵通常按工作原理分为： ①容积式泵，如往复泵、回转泵、柱塞泵、齿轮泵、蠕 动泵、滑片泵等； ②动力式泵，如离心泵、轴流泵、旋涡泵等； ③其他类型泵，如射流泵、水锤泵、电磁泵、气体升液 泵等。
常见的固体物料输送设备见讲义。
3.1.3 气体物料的输送
输送和压缩气体物料的设备统称为气体 压送机械。按其出口压力可分为：
●通风机(终压小于1.47×104Pa表压)， ● 鼓 风 机 ( 终 压 为 1.47×104Pa ～ 2.94×104Pa表压)， ●压缩机(终压大于2.94×104Pa表压)。
釜式反应器 动画
搅拌器
①浆式、锚式和框式搅拌器 ②涡轮式搅拌器 ③螺旋浆式搅拌器 ④螺带式搅拌器 ⑤消泡浆式搅拌器
（具体见讲义及“液体搅拌4-1-1”）
适用于低、中粘度的有桨式、涡轮式、旋桨 式等。
适用于高粘度的有大叶片、低转速搅拌器， 如锚式、框式、螺带式、螺杆式等。
管式反应器 特点: 传热面积大、耐压高、结构简单、
3.2.1 反应设备分类
●按几何结构形式的不同，反应器可分为釜式、 管式和塔式等类型。
●按操作方法的不同，反应器可分为间歇式、半 间歇式和连续式几种。
●按体系的相态，化学反应可分为均相和非均相 反应。
●按吸热放热要求，反应器可分为等温反应器、 不等温反应器和绝热反应器三种。
3.2.2 反应器的结构形式及操作方式
①固定床 反应器
②移动床 反应器
③流化床 反应器
流化状态动画
床类反应器
悬浮液的分离 使固体颗粒与液体相分离的操作。
悬浮液的分离分为过滤和沉降两类。
影响过滤操作的因素 ——物料性质、过滤介质和过滤条件 。
物料性质的影响： ●物料中的固体颗粒具有不同的几何形状的影响； ●悬浮液中固体颗粒的粒径的影响； ●悬浮液的粘度、密度及固液间密度差的影响。
决定设备构造的因素主要有：物料的聚集状 态和混合物的稠度、混合的强度、操作温度 和压力、热效应和传热强度以及物料的化学 性质等。
最主要的影响因素: 传热强度和混合强度。
釜式反应器
大量用于气-液、液-液和 液-固相反应过程。常为圆 筒形，容积可大可小，多 带有夹套、蛇管或列管等 表面传热构件；附有长温 度计或热电偶；能承受 3×105～4×105Pa压力;反 应罐内常装有搅拌器。
硫酸 活性炭 苯酐 丁醇
冷凝
醇水分离
醇水共沸物
酯化
中和
纯碱液
水洗
丁 醇
分离
水
成品
活性炭 压滤
脱色 脱醇
水
回收醇
稀醇脱水
精细化工对生产工艺的要求：
在能够实现目标产品要求的前提下，工艺简单、流 程简短、条件不苛刻、操作方便、生产成本低、原料 来源广泛。
对实现生产工艺的设备要求：
满足生产工艺要求、安全可靠性高、使用耐久 性好、经济合理性佳。
射流泵பைடு நூலகம்水 锤 泵
电磁泵
泵除按工作原理分类外，还可按其他方法 分类和命名。例如：
●按驱动方法可分为电动泵和水轮泵等；
●按结构可分为单级泵和多级泵；
●按用途可分为锅炉给水泵和计量泵等；
●按输送液体的性质可分为水泵、油泵和泥 浆泵等。
3.1.2 固体物料的输送
固体物料的形态多样，包括粉末状、颗粒状、 大粒状、块状等等，对于不同形态的固体物料 应采用不同的输送方式及设备。
粘度的影响： 料液粘度愈大，物料的过滤速度愈慢。
加工方便。
应:用适用于气相及均液相反应、气液相反应、有悬浮固
体或催化剂存在时的液固和气液固反应。在强放热反应 和高压反应时，有釜式反应器不具备的优势。特别适用 于高压反应、混合物为气体的反应体系
塔式反应器
适用于气液相逆流操作反应。
分类： ①鼓泡塔 ②填料塔 ③板式塔 ④喷雾塔
鼓泡塔
圆柱形塔体内设挡板及 鼓泡器构成鼓泡塔式反 应器，液体物料从塔顶 加入，从底部流出；气 体物料从塔底部通入， 分散成气泡沿液层上升， 从塔顶排出。