化工動態技術，利用化工裝置中空間各處的參數隨時間變動的動態特性以強化生產的技術。
基本介紹
- 中文名：化工動態技術
- 所屬學科：化工
主要可分為以下幾類：①對於裝置開工、停工，或需要改變操作條件以達到另一穩態操作時，可以採用最佳化控制技術，縮短設備不斷改變操作參數的時間，用最短時間達到最佳化的穩態生產。②對於分離或反應過程的分批操作，即原料一次加入，最後把產物一次取出，特別對於反應過程，由於反應物的濃度以及反應溫度不斷變化，若不加以控制，很難保證在整個過程中都在較最佳化條件下進行。採用最佳化的動態控制技術，可以改善其分離或反應效果。③對於半分批操作，即原料是一次加入，產品卻連續取出；或反應原料有多種，其中一些一次加入反應器中，另一些則陸續加入；小型工廠，特別是輕化工生產品採用最普遍。如分批釜式精餾屬於前一類型，過去認為是最簡單的一種分離方法，後注意到若對分批精餾進行最佳化動態控制，可以顯著節能並提高分離效率。對於後一種情況，在生物發酵中採用最多。發酵時底物（碳源、氮源）的濃度過高，常會抑制發酵的速率。故常把底物分批或連續加入，使其濃度在發酵罐內維持較低的水平，使反應速率達到最大。這種操作方法稱為“流加”，是改善生物發酵有效的動態控制技術。對於化學反應過程，為了抑制某些副反應，常把可生成副反應的原料分批或連續加到分批式反應釜中，也是減少副產品、增大主產物產率的有效動態控制技術。④有計畫地周期性改變操作參數的動態過程。如變溫、變壓吸附分離過程。吸附劑是分批裝在吸附塔內的。在較低溫度和（或）較高壓力下把通入物料中的某些組分吸附，然後通入溫度較高和（或）壓力較低的脫附劑把吸附的組分脫附。整個分離過程的各個操作參數的動態變化都是按計畫周期性地進行的。又如色譜分離，固定相是預先一次性地裝在色譜柱內，被分離物質以脈衝方式輸入後，再通入沖洗流體，把被分離的不同物質以波峰的形式沖洗出來，這是分離精度很高的一種動態分離技術。在20世紀60年代，發現周期性地改變操作參數（原料濃度、流量、流動方向、溫度等），使在動態下操作，可以改善穩態操作下的反應或分離過程的選擇性和收率，稱為強制性周期操作，成為化工的熱門研究問題。但有成效的工業裝置很少。只有把SO2氧化為SO3以制硫酸中，常周期性地改變通入SO2的方向，即分別從反應器頂部或底部進入。與不改變流向的工廠相比，平均產率可增加30％。化工動態技術與計算機的數據處理技術相結合，可以快速、高效地測量和研究化工過程的傳遞參數和動力學。如在70年代後期發展的程式升溫脫附(TPD)、程式升溫反應(TPR)、色譜反應器等已廣泛用於催化劑和動力學研究、吸附過程研究。在固定床反應器中，通入一脈衝（濃度或溫度）示蹤劑。通過測量床層中示蹤劑的動態信息，便可以測量出床層中的混合擴散係數、傳質係數、傳熱係數等傳遞參數。大量研究證明，採用化工動態技術，對傳質、反應過程都可能有強化作用，但有關機理、理論的研究還很不夠，還有很大的開發潛力。推薦書目 袁乃駒,丁富新.分離和反應工程的“場”、“流”分析.北京:中國石化出版社,1996.
