反应器

浅谈四种关于化工放大的方法化工放大,即化学品的生产从实验室规模放大到工业规模,是化学品采取规模化生产、实现产业化不可或缺的开发过程。随着经济全球化,国际竞争加剧,许多化学品必须实现规模化生产才有利润空间,因而化工放大显得尤为重要。化学转化伴随着质量、热量和动量传递发生,随着规模的改变,生产设备材质、原料规格、生产工艺条件、生产方式、产品收率等都将发生改变,尤其是工艺条件与产品收率和实验室合成结果差别较大,这归因于“放大效应”。放大效应存在的根本原因,除了设备和原料引入的杂质可能导致副反应或副催化作用外,主要在于设备尺寸变化引起的介质的流动规律、机械效率和传热速率发生变化,而且这些变化并不协调相似。以传热速率为例,实验室1L反应器换热面积是0.03m3,工业生产规模1000L反应器换热面积是3m3,单位体积换热比表面积工业规模是实验室的1/10,在工业生产中势必由于传热不畅引起温度升高或降低,造成反应不能在佳温度条件下进行,产率降低。反应过程涉及决定放大效应的各种因素——几何、运动、动力和传热,是放大效应存在的关键过程，同时反应过程决定配套的单元操作过程（物理过程）。在化工过程的开发中,只要反应过程的放大问题解决了,其他单元操作过程即可迎刃而解。因此,化工放大重点研究反应过程（反应器）的放大规律。随着制造技术、计算技术和测量技术的发展,国际上开发了多种化工放大的方法,有的已实现成功的应用,有的处于研发阶段。笔者根据化工过程开发实践经验并结合文献报道,总结了3种常用的放大方法——逐级经验放大、数学模拟放大和“量纲分析”放大,顺便总结了一种特殊类型反应器——微型反应器的放大方法。

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