化工畢業生實習報告

　　1、引言

畢業實習是每個本科生學習期間一個非常重要的環節，是我們在本科期間接觸現場設備、工藝等的一次全面性、系統性的學習的唯一機會。爲學生由學校到工廠，由理論到實踐之間架起的一座“橋樑”。本次實習是在連雲港朋隆香料科技有限公司進行的，該工廠規模不大，主要生產某些香料以及簡單合成中間體。實習主要參觀學習了化工生產過程中各種反應設備，結合相關書籍資料，增加了我對化工生產企業的瞭解，掌握了反應設備、工藝流程及其他許多細節方面的知識，更好地鞏固了所學相關知識，提高理論與實際的結合程度。

　　2、化工用反應器設備

化工行業中的工業製造技術一般包括原料純化、反應制備、反應物的分離和提純等。化工反應過程複雜，反應物料相態多樣化且反應環境相對苛刻。反應器作爲化工生產的核心設備，其技術先進程度對化工生產有重要影響，尤其是在化學品製備和工程放大方面。文中介紹化工用反應器的分類、結構、原理、應用及進展等情況。

2.1 反應器分類和基本方程

反應器按結構特徵分爲管式、釜式和塔式反應器，按操作方法分爲間歇、連續和半間歇(半連續)反應器，按物料相態分爲均相和非均相反應器，均相反應器又分爲氣相、液相反應器，非均相反應器分爲氣-液、氣-固、液-液、液-固及氣-液-固反應器。

反應器中的化學反應遵循3大基本方程，即物料衡算式、反應動力學方程式和熱量衡算式。這3大方程式緊密聯繫，是描述反應器性能的基本方程。

物料衡算式給出了反應物物質的量濃度或轉化率隨時間的函數關係，關鍵組分a的物料衡算式可以表示爲:組分a輸入量=組分a輸出量+組分a轉化量+組分a累積量。

熱量衡算式表示爲：輸入熱量+反應的熱效應=輸出熱量+累積熱量+傳給環境的熱量。

2.2 常見反應器類型

2.2.1 固定牀反應器

通過不動固體物料形成的牀層進行反應的裝置稱爲固定牀反應器, 其中以氣-固相催化反應器爲主。

固定牀中孔道彎曲、交錯，數目、形狀不斷變化，造成流體在流動過程中不斷地分散和混合。在氣-固相固定牀反應器中，氣流分佈不均會造成短路，使不同徑向位置處的轉化率不同，從而降低反應效果。爲使氣流均布，在裝填物料時各部分量要相同，也可通過加穩流裝置達到均勻布氣的目的。常見的氣流分佈裝置有分佈錐、柵板等，也可在入口處設置環形進料口或螺旋形進料裝置。

2.2.2 流化牀反應器

流體自下而上通過固體顆粒牀層，當流體速度增加到一定程度時，顆粒被流體拖起作懸浮運動，這種現象叫固體流態化。利用流態化技術進行化學反應的裝置叫流化牀反應器。傳統流化牀反應器的應用始於1922年，經過近100年的發展，流化牀反應器以其獨特優勢在化學工業中得到了廣泛應用。

儘管流化牀反應器的結構形式很多，但組成大同小異，都是由殼體、氣體分佈裝置、內部構件、換熱裝置及氣固分離裝置等組成。

與固定牀反應器相比，流化牀反應器有以下優點：①所使用的催化劑顆粒較小，催化劑有效係數大。②從傳熱角度看，由於採用小顆粒催化劑，使得催化劑顆粒間、牀層與器壁間的給熱係數增大，傳熱效率高。由於反應處於流態化狀態，使牀層溫度均勻，避免了固定牀反應器中的熱點現象。③從傳質上看，流體和催化劑顆粒處於劇烈攪動狀態，氣固相界面不斷更新，使傳質速率加快。④操作方面，反應處於流動狀態，從牀層中取出顆粒和加入新顆粒都很方便，對於催化劑易失活的反應，操控簡捷。

2.3 組合應用

2.3.1 旋流反應器

旋流反應器是一種新型高效化工反應設備，由傳統的旋風收塵器與水力旋流器改進而成，當外加一些輔助設備時可用於高溫下的兩相或三相反應。工作時流體從切線方向進入反應器，在離心力、摩擦力和重力等共同作用下，各組分均沿反應器內壁旋轉向下運動，其間各流體組分充分接觸併發生反應。最後，密度大的組分從反應器下部排出，密度小的組分則沿反應器的軸向部位逆流而上，從上端排出。流體在旋流反應器中的這種運動過程，使得該設備具有比傳統的流化牀、固定牀等兩相或三相反應器更大的優越性。旋流反應器具有結構簡單、操作方便、傳質性能良好、反應分離同時進行、停留時間短及分離效率高等優點，尤其是處理熱敏性物料時更具有無可比擬的優越性。目前在光化學、生物工程和工業領域中的水泥窯外分解、碎屑燃料旋流燃燒、旋渦爐以及沸騰焙燒等均有應用。但由於旋流反應器傳遞特性的研究涉及化學、流體力學、傳熱傳質等多門學科，難度較大，所以其工作機理研究進展較慢。

目前旋流反應器的研究重點有：①在原有旋風與旋流器基礎上，改進結構、優化尺寸，使其更適於化學反應。②水力學特性，如阻力、生產能力、效率的最優化。③反應器的氣、液、固三相流動的傳熱、傳質與反應特性，流場與物料關係。

2.3.2 環流反應器

環流反應器綜合了鼓泡塔和機械攪拌釜的優良性能,具有反應速度快、結構簡單、無機械傳動部件以及易於工程放大等優點,是一類高效的氣液接觸反應設備。環流反應器包括上升管、下降管、氣液分離器和底部連接段4部分。

由於上升管和下降管內氣含率的不同，因此在兩管間產生壓差，推動液體在反應器內循環流動。氣體從上升管底部或中下部鼓入，氣液並流向上，此區具有較高的氣含率，氣液相間傳質主要發生在此區。液體離開上升管後進入氣液分離器，實現部分或完全的氣液分離，不含氣體或含少量氣體的液體進入下降管向下流動，通過反應器底部的連接進入上升管，完成一個循環。環流反應器不僅可以應用於常溫常壓下的反應過程，而且可以用於高溫高壓的反應過程，環流反應器以其較高的傳質速率、良好的多相混合優勢，在能源化工、水處理及生物工程等領域發揮着巨大作用。

按流動形式，環流反應器分爲內環流、外環流反應器;按導流筒組成，環流反應器分爲單級、多級環流反應器;按流體驅動方式，環流反應器分爲氣升式、噴射式和推進式環流反應器。影響環流反應器反應效率的流體力學參數主要有氣含率、環流速率和流型等。

氣含率是反應器單位體積內氣體佔的體積分數，是影響氣液相傳質速率的重要因素。氣速較低時氣含率近似呈線性關係，氣速較高時氣含率隨氣速增加而增加。液體粘度增加，氣含率降低，氣含率隨系統壓力的增加而增加。