連續反應過程

連續反應過程是工業常見的典型的帶攪拌的釜式反應器系統，研究者針對間歇生產存在的反應速度低，原料消耗高，副產物影響反應等缺點研究出的反應過程。該過程可實現提高反應速度，具有反應條件恆定、產品質量穩定等特點，實現連續化工藝。該反應過程常見的反應器如圖所示。影響連續反應過程高效運行的因素主要反應停留時間、反應溫度、反應壓力等。

基本介紹

• 中文名：連續反應過程
• 外文名：Continuous reaction process
• 常用裝置：反應釜

特點

連續反應過程可實現提高反應速度，具有反應條件恆定、產品質量穩定等特點，實現連續化工藝。

連續反應過程的必要性

因為某些反應過程（比如氧化脫羧反應）有易生成副產物的特性，不僅影響反應速率，甚至阻抑反應的進行。這在間歇反應和半連續反應中是無法解決的。以苯甲酸氧化脫羧制苯酚連續反應為例，焦油增長速度以間歇反應最快，間歇工業生產時間多在7-8小時左右，最終焦油量高達20-40%。這是造成收率低、消耗高的關鍵所在。半連續反應是對間歇反應的改進，在反應時間短（如<20小時）情況下，其反應效率與連續反應並無區別。然而，當反應到20小時後焦油量迅速上升，35小時後，反應逐步惡化。該實驗也是半連續反應類型，估計其補加原料方式不夠均勻，時間間隔長，一次加量大。另外，其氣體分散不佳，空塔線速較低，故雖有高速攪拌裝置彌補 了傳質效率，但苯酚的移出速度受到了影響，更重要的原因是該實驗採用的分析方法不成熟，造成焦油量及中性物誤差大，致使苯酚收率波動較大。採用的單級理想混和反應器具有液層淺和混和完全以及氣速大的特點，故利 於苯酚的及時移出，減少其在液相中生成焦油的機會。同時，由於器內液相攪動劇烈，使苯甲酸銅分散度高，水解充分，加快了苯甲酸銅的分解速度，這就使另一途徑生成焦油的機會減少。但最根本的措施還在於實現反應物的連續出料，使器內焦油量維持在一個平衡濃度上，從而控制了焦油的進一步增長，保證了反應的順利進行。

影響因素

1、反應停留時間

所謂反應停留時間是指從反應物進入反應釜開始到該反應物流出反應釜所消耗的時間稱為反應停留時間。在實際的反應過程中反應釜的有效反應體積以及物料的流量決定反應停留時間的長短。若要提高物料的轉化率，就要增大停留時間，具體操作可減小反應物的進料流量和反應釜物料出料流量。

2、反應溫度

有的反應屬於放熱反應，比如聚合反應。因此，根據反應溫度的高低能判斷聚合反應速度的快慢。如果反應速率加快，聚合反應過程中放出的熱量就會增加，反應釜體系溫度升高反之反應釜體系溫度下降。一些聚合反應過程中所產生的熱量呈指數型增長，該過程是非自衡的危險化學反應過程。如果反應釜內多餘的熱量不能及時轉移，則由於能量的累積溫度會不斷升高，這種“正反饋”作用將導致“暴聚”事故。此時由於溫度超高，系統壓力必定超高，如果超過反應器所能耐受的壓力，可能發生爆炸與火災事故。即使不發生惡性事故，由於反應速度太快，聚合生成的都是低分子無規則狀聚合物，產品也不合格。控制反應溫度的主要手段是根據實際情況改變夾套冷卻水的流量。反應溫度要求控制在70℃，影響夾套冷卻效果的相關因素是反應器內料位的高低、冷卻水與反應溫度的溫度差，反應有效體積大換熱面積大，溫度差大熱交換推動力大。反應溫度和反應轉化率的變化屬於時間常數較大、慣性較大的高階特性。冷卻水流量的變化隨閥門的開關變化較快、時間常數較小。當冷卻水壓力下降時這種干擾在現場時有發生，即使閥位不變，冷卻水流量也會下降，冷卻水帶走的熱量減少，反應器中物料溫度會上升。

3、反應壓力

反應釜中反應體系溫度和物料的百分比含量是影響反應壓力的關鍵因素。因此，在反應器中必須防止物料的百分比含量過高、反應溫度過高的情況發生。另外，在溫度不變的條件下，調整反應物與溶劑的進料流量比可以在一定的範圍內控制反應器內壓力。如果在物料與溶劑的進料流量比保持不變的前提條件下，反應釜內壓力隨反應體系溫度變化而發生變化，即反應溫度上升，反應壓力也同步上升，反應溫度下降，反應壓力也同步下降。