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关键词 | 反应器  精馏设备  选择

由于化工过程的复杂性，设备类型也非常之多，实现同一工艺要求，不但可以选用不同的单元操作方式，也可以选用不同类型的设备。当单元操作方式确定之后，应当根据物料量和确定的工艺条件，选择一种合乎工艺要求而且效率高的设备类型。一般定型设备应按产品目录选择适宜的规格型号，非定型设备要通过计算来确定设备的主要工艺尺寸。设备的选择与计算要充分考虑工艺上的特点，尽量选用先进设备，力求降低投资、节省用料。同时，还必须满足容易制造、维修，便于工业上实现生产连续化和自动化，减少工人劳动强度，安全可靠、没有污染等要求。

一、反应器的选择

反应器是用于完成化学反应过程的设备，各类化学反应过程大多数是在催化剂作用下进行的，但实现过程的具体条件却有许多差别，这些差别对反应器的结构类型有一定影响。因此，应该根据所要完成的化学反应过程的特点，分析过程具体条件对工艺提出的要求来选择反应器。一般情况下，可以从下述几方面的工艺要求来选择反应器。

①反应动力学要求 化学反应在动力学方面的要求，主要体现在要保证原料经化学反应达到一定的转化率和有适宜的反应时间。由此可根据应达到的生产能力来确定反应器的容积以及各项工艺尺寸。此外，动力学要求还对设备的选型、操作方式的确定和设备的台数等有重要影响。

②热量传递的要求 过程都是伴随有热效应的，必须及时移出反应放热或及时供给反应吸热。所以，必须有适宜的传热装置和合理的传热方式，同时辅以可靠的温度测量控制系统，以便有效地检测和控制反应温度。

③质量传递过程与流体动力学过程的要求 使反应和传热能正常地进行，反应系统的物料流动应满足流动形态等既定要求。例如，物料的引入要采用加料泵来调节流量和流速；釜式反应器内要设置搅拌；一些气体物料进入设备要设置气体分布装置等。

④工程控制的要求 比工艺过程更重要的一点是一定要保证稳定、可靠、安全地进行生产。反应器除应有必要的物料进出口接管外，为便于操作和检修还要有临时接管、人孔、手孔或视镜灯、备用接管口、液位计等。另外有时偶然的操作失误或者意外的故障都会导致重大损失，因此对反应器的造型必须十分重视安全操作和尽可能采用自动控制方案。例如在反应器上设置防爆膜、安全阀、自动排料阀，在反应器外设置阻火器。为快速终止反应，需要仔细考虑设置必要的事故处理用工艺接管、氮气保压管以及一些辅助设施等。此外尽量采用自动控制以使操作更稳定、可靠。目前，很多重要的化学反应器都已采用计算机控制，实现化工过程的全面自动化生产。

⑤机械工程的要求 对反应器在机械工程方面的要求，一是要保证反应设备在操作条件下有足够的强度和传热面积，同时便于制造；二是要求设备所用的材料必须对反应介质具有稳定性，不参与反应，不污染物料，也不被物料腐蚀。

⑥技术经济管理的要求 反应器的设计是否合理，最终体现在经济效益上。设备结构要简单、便于安装和检修，有利于工艺条件的控制，最终能达到设备投资少、保证工艺生产符合优质、高产、低耗的要求。

二、精馏设备的选型

精馏设备按内部构件的不同主要可分为板式塔和填料塔两种。板式塔又有筛板塔、浮阀塔、泡罩塔、浮动喷射塔、斜孔塔等多种类型；填料塔也有多种类型的瓷环填料和波纹填料以及性能较好的新型填料。在选择精馏设备时要注意以下几方面的要求。

①能力大、效率高、结构简单 化学工业的发展趋势是生产装置的大型化。由此，要求精馏设备生产能力大、效率比较高，设备体积尽可能小、结构简单，这样不仅制造、维修方便，成本也可以降低。

②可靠性好 由于化工生产多为连续进行，要求精馏设备有较好的可靠性，能保证长期运转不出故障。因此，设备的力学性能一定要好，同时设备要具有足够的操作弹性，以便处理量或气液比变化时，仍能保持较高的效率，稳定运转。

③满足工艺要求 由于化学工业涉及的物料性能差异很大，对精馏操作提出的要求也有很大的区别。例如，有加压精馏或减压精馏，有时又采用特殊精馏；有的物料有腐蚀性，有的又含有污垢或沉淀；许多单体在精馏的高温条件下很容易自聚或分解等。因此，在精馏设备的选型或选择材料时，都应充分考虑满足具体工艺特殊性的要求。如对容易自聚的单体的精制，可以选择不易堵塞且便于清扫的大孔筛板等结构简单的塔设备。

④塔板压力降要小 对某些精馏过程来说，压力降对精馏操作有很重要的意义。如减压精馏的塔板压力降过高会使塔釜温度上升到使产品变质的程度，而对塔板数多（如大于100层）的精馏塔，塔板压力降过大又会导致塔釜温度上升，再沸器加热温差则显著减小。所以塔板压力降不能过大。

对精馏设备的上述要求，往往不能同时满足，有时甚至相互抵触，所以在选择塔设备时，必须根据塔设备在工艺流程中的地位和特点，注意满足主要的要求，同时结合化工原理所分析各种塔型的特点和性能选择确定。