上一期我們說(shuō)了噴射式反應(yīng)器的技術(shù)原理，這一期我們來(lái)說(shuō)一說(shuō)它的優(yōu)點(diǎn)與適用范圍。其實(shí)上一講我們已經(jīng)說(shuō)過(guò)這個(gè)反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)，那就是流程靈活，容易組織，另外就是氣液反應(yīng)的效率非常高。由于在噴射器的噴管內(nèi)氣體與液體能夠達(dá)到非?？焖賱×业幕旌?，氣液傳質(zhì)的過(guò)程被充分加強(qiáng)，這導(dǎo)致部分在攪拌釜內(nèi)反應(yīng)緩慢的過(guò)程可以快速進(jìn)行。對(duì)于氣液傳質(zhì)控制的反應(yīng)，實(shí)際反應(yīng)速率普遍可以快5-10倍。也就是說(shuō)原本十幾個(gè)小時(shí)的反應(yīng)時(shí)間可以被壓縮到2-3小時(shí)。強(qiáng)化了的氣液傳質(zhì)過(guò)程就沒(méi)有必要采用高的反應(yīng)壓力，因此對(duì)于有些流程在產(chǎn)能要求較低的條件下，也可以采用低壓流程，這就避免了高壓反應(yīng)帶來(lái)的一系列安全問(wèn)題。

噴射式反應(yīng)器本質(zhì)上來(lái)說(shuō)還是一個(gè)瞬時(shí)過(guò)程，因?yàn)闅庖航佑|只發(fā)生在喉管處，如果反應(yīng)是氣液控制過(guò)程，實(shí)際反應(yīng)也主要發(fā)生在喉管處。而反應(yīng)物通過(guò)喉管的時(shí)間是非常短暫的，這就帶來(lái)一個(gè)好處那就是反應(yīng)不容易過(guò)度。這里我拿氯化反應(yīng)舉個(gè)例子，做一個(gè)氯化反應(yīng)很多情況下我們需要的是中間產(chǎn)物，也就是一氯或二氯取代物，但實(shí)際上從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的角度說(shuō)，如果氯化繼續(xù)進(jìn)行還會(huì)生成多氯取代物甚至焦油，那這個(gè)反應(yīng)過(guò)程就沒(méi)有意義了。對(duì)于這種過(guò)程我們必須控制氣液接觸過(guò)程恰到好處，時(shí)間長(zhǎng)了不行，而這種情況下瞬時(shí)接觸過(guò)程的優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)出來(lái)了。因此我們常常能聽(tīng)說(shuō)采用噴射反應(yīng)器之后反應(yīng)的選擇性有所提高，正是這個(gè)道理。當(dāng)然最為理想的是一步反應(yīng)為傳遞控制過(guò)程，后續(xù)反應(yīng)為反應(yīng)控制過(guò)程，這種情況多見(jiàn)于選擇性加氫或氧化。

從目前的主流流程組織上來(lái)看，現(xiàn)在的噴射式反應(yīng)器可以分為兩種。液體在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中僅一次通過(guò)噴射器的就是所謂單程式。液體多次通過(guò)噴射器并反復(fù)進(jìn)行循環(huán)的就是多程式也就是現(xiàn)在一些企業(yè)說(shuō)的回路反應(yīng)器?？梢哉f(shuō)這兩種流程組織形勢(shì)適用的流程是截然不同的，而這兩個(gè)流程組織也具有一定的互補(bǔ)性，我這里分開(kāi)來(lái)說(shuō)一下。

對(duì)于單程式反應(yīng)器，主要的特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以與管道反應(yīng)器結(jié)合，投資設(shè)備成本都非常低。整個(gè)體系中沒(méi)有攪拌器以及循環(huán)泵之類(lèi)的動(dòng)部件，設(shè)備密封不是問(wèn)題，因此可以達(dá)到很高的操作溫度壓力，在體系內(nèi)加入也可以加入固體催化劑，或者是在后續(xù)管道上使用負(fù)載型催化劑。對(duì)于強(qiáng)放熱反應(yīng)，物料經(jīng)過(guò)噴射器后可以直接進(jìn)入換熱器冷卻，防止一些產(chǎn)品因?yàn)闇囟冗^(guò)高而變質(zhì)。單程式噴射式反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)非常明顯，生產(chǎn)改造非常容易，但非常遺憾的就是適用范圍特別狹窄。因?yàn)閱纬淌椒磻?yīng)器要求反應(yīng)物一次經(jīng)過(guò)噴射器的時(shí)候就完成反應(yīng)過(guò)程，并達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率。這就要求反應(yīng)過(guò)程中要么氣體在液體中溶解度非常大，液體經(jīng)過(guò)噴射器的時(shí)候迅速完成氣體吸收，溶解于液體中的氣體在后續(xù)過(guò)程中與底物反應(yīng)。要么本身反應(yīng)速度非?？?，在通過(guò)噴射器的過(guò)程中將底物完全轉(zhuǎn)化為反應(yīng)產(chǎn)物。但非常遺憾的是，具備這兩個(gè)反應(yīng)特征的氣液反應(yīng)實(shí)際上在過(guò)程中并不多見(jiàn)。比較常見(jiàn)的例子就是純堿工業(yè)中的氨氣吸收，以及環(huán)保行業(yè)中的臭氧投加，很多我們想改進(jìn)的加氫或者氧化過(guò)程不在此類(lèi)。

對(duì)于回路式反應(yīng)器，由于采用循環(huán)泵將底物不斷進(jìn)行循環(huán)因此這個(gè)體系類(lèi)似于反應(yīng)釜，適用范圍更加廣泛。因?yàn)槲锪显诜磻?yīng)體系內(nèi)的停留時(shí)間可以控制因此適合于需要較長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間的過(guò)程。實(shí)際組織流程的時(shí)候，可連續(xù)可間歇，還可以多臺(tái)并聯(lián)，進(jìn)一步擴(kuò)大其使用范圍。另外就是供氣方式較傳統(tǒng)的鼓泡反應(yīng)器有優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)鼓泡反應(yīng)器將氣體吹入反應(yīng)釜內(nèi)部，鼓泡過(guò)程中不可避免地導(dǎo)致溶劑被氣體帶出反應(yīng)系統(tǒng)，這樣一來(lái)就會(huì)形成廢氣，后續(xù)還有配置廢氣處理單元。但是噴射式反應(yīng)器由于氣體是自吸進(jìn)入反應(yīng)體系的，所以系統(tǒng)可以全封閉，不存在廢氣的排出問(wèn)題。

當(dāng)然回路式噴射反應(yīng)器也有比較大的局限，這個(gè)局限在于裝備上。由于需要對(duì)液體進(jìn)行循環(huán)，自然需要配置循環(huán)泵，這個(gè)循環(huán)泵由于直接與反應(yīng)物料接觸，因此運(yùn)行條件是非?？量痰?。比如對(duì)于一般的氣液反應(yīng)一般都需要較高的溫度與壓力下運(yùn)行，因此導(dǎo)致這個(gè)循環(huán)泵的操作溫度與密封壓力都在很高的水平上。另外氣液反應(yīng)有時(shí)候還要有催化劑，設(shè)計(jì)不好的情況下部分氣泡也有可能被吸進(jìn)循環(huán)泵，因襲這個(gè)循環(huán)泵是一個(gè)液固兩相泵甚至是氣液固三相泵?？紤]到國(guó)內(nèi)泵的加工水準(zhǔn)，我的一個(gè)觀點(diǎn)就是操作壓力在2MPa，操作溫度150攝氏度以上，采用硬質(zhì)催化劑的流程不適宜采用回路式反應(yīng)器。當(dāng)然考慮到氣液過(guò)程強(qiáng)化后壓力降低的因素，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中大于2MPa的流程也可以嘗試，但總體而言如非國(guó)內(nèi)泵加工制造出現(xiàn)進(jìn)步，不建議做高溫高壓流程。從這個(gè)問(wèn)題上來(lái)看，有時(shí)候過(guò)程強(qiáng)化也是一個(gè)系統(tǒng)性科學(xué)，有時(shí)候還需要依靠機(jī)械以及自動(dòng)化的其他技術(shù)輔助。

關(guān)于噴射式氣液傳質(zhì)強(qiáng)化設(shè)備就介紹到這里，下一期中我們來(lái)說(shuō)說(shuō)超重力技術(shù)。

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