间苯二胺微通道反应全套工艺包

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工艺技术方案的对比
5.1 工艺技术方案选择： 混***苯（DNB）生产工艺路线有间歇硝化和连续硝化两种方法。 间歇硝化是将苯一步硝化为***，***和废酸分离后，***再一步硝
化为混***苯（DNB），混***苯（DNB）经中和、洗涤后，得到产品混 ***苯（DNB）。其优点是设备少，存量少，控制简单；缺点是产量低，操 作复杂，特别是***苯生产时反应物料的加入需要依靠滴加方式，人为因素影
响比较大，自动化控制相对而言难以实现，为安全生产埋下隐患。
连续硝化是将苯连续硝化为***，进而再硝化为***苯，经分离后得到 混***苯（DNB），再经预洗、中和、洗涤后，得到产品混***苯（DNB）。 其优点是产量高，操作简单，有利于安全生产。本装置拟采用微通道反应器的连 续硝化工艺。兴起于 20 世纪 90 年代欧洲的微通道反应器内部为微米至毫米级的 通道尺寸，分子扩散距离短，传质快，具有本质安全的特性。
5.2 微通道反应器的技术优势：
本项目采用目前国际上最先进的微通道反应器进行硝化反应，微通道反应器 由上下换热层和中部反应层组成，内部结构如图5-1 微通道反应器内部结构：
图 5-1 微通道反应器内部结构 反应层流道为心形结构避免了物料返混，从反应源头确保工艺的绿色性和安 全性，通道图如图5-2微通道反应器通道结构：
图 5-2 微通道反应器通道结构 微通道反应器的优势与传统的釜式反应相比，微通道反应器主要具有一下几 个方面的优势： 1、传质效率高，毫秒至微秒即可充分混合，缩短反应时间，减小设备体积， 同时连续化生产提高生产效率； 2、传热效率好，反应器比表面积大，达到一般工业设备比表面积的100~200
倍；传热效率分别是实验室设备的10~20倍及工业设备的100~200 倍。 3、自动控制精准，反应条件精确控制，强化了反应过程，提高了转化率、
选择性和收率； 4、反应体积小，小通量反应，安全性能高；节能环保，大量减少有毒、有
污染溶剂的使用； 5、放大效应小、通道数量放大，减少中试环节，缩短工艺研发周期。 基于以上特点，微通道反应器已在工业化装置中广泛采用，图 5-3 微通道反
应器应用

EdwardLau 发表于 2021-11-29 21:23
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A. 传质效果比较：
表 5-1 传质效果比较
序号 气液反应器类型 传质系数
(KL×10-5/m·s
-1)
相对表面积
(a/m2·m-3)
传质速率
（KL·a/s-1) 1 鼓泡塔 10~40 50~600 0.005~0.24
2 库特-泰勒流反应器 9~20 200~1200 0.03~0.21
3 冲击射流吸收器 29~66 90~2050 0.025~1.22
4 并流填料塔 4~60 10~1700 0.004~1.02
5 喷雾柱 12~19 75~170 0.015~0.022
6 静态混合器 100~450 100~1000 0.1~2.5
7 反应釜 0.3~80 100~2000 0.03~0.4
8 微通道反应器 40~160 3000~9000 0.3~21
从以上表格可以得出，微通道反应器的传质效果最好。
B. 传热效果比较
传统釜式设备，夹套换热，比表面积约在2~10，且换热不均，导致反应选择
性下降，剧烈反应原料的加入只能依靠滴加进行。微通道反应器的换热比表面积 在500~4000之间，是传统反应釜的百倍乃至千倍，换热效果提升明显。因此，针 对于放热量比较大的反应，例如硝化反应、加氢反应，采用微通道反应器能及时 移走反应热量，使反应体系的温度可控。降低反应风险，从本质上解决放热反应 的安全问题。 基于以上对比，本项目计划使用微通道反应器，每台反应器持液量不超过2L
反应时间不超过20s；传统的釜式连续反应持液量18000L，反应时间36000s。具
体参数比较如下：
表5-2 微通道反应器与釜式反应器比较
序号 项 别 微通道反应器 釜式连续反应器 备 注
1 反应器台数 4 4 2 单台持液量（L） 2 4500
3 总持液量（L） 8 18000
4 单台反应时间（s） 10 6000
5 总反应时间（s） 20 36000
6 反应器占地（㎡） 20 120

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