硝化反應(yīng)連續(xù)流工藝如何開發(fā)？有哪些開發(fā)步驟呢?隨著化工行業(yè)的發(fā)展，連續(xù)流工藝取代傳統(tǒng)的釜式工藝，成為了一個(gè)必然的趨勢(shì)。在當(dāng)下，已經(jīng)有很多化工企業(yè)，開始連續(xù)流工藝開發(fā)了，其中比較常見就有硝化反應(yīng)的連續(xù)流工藝開發(fā)，通常情況下我們把硝化反應(yīng)連續(xù)流工藝分為三步進(jìn)行，一是小試研究，二是中試和產(chǎn)業(yè)化放大研究，其中小試研究又能分成多步進(jìn)行，具體詳情如下：

一、硝化反應(yīng)的小試工藝研究

1.硝化反應(yīng)的管式預(yù)研究

管式預(yù)研究是硝化反應(yīng)的小試工藝研究的第一步，也是必不可少的一步，通過管事預(yù)研究，我們可以弄清楚反應(yīng)液粘度大小、產(chǎn)熱能力、是否有固體生成等因素，并根據(jù)這些因素選擇合適的微通道反應(yīng)裝備，同時(shí)還能確定進(jìn)行的硝化試劑和催化體系，以及物料穩(wěn)定性和產(chǎn)物淬滅方式。

2.連續(xù)流小試微反應(yīng)系統(tǒng)的搭建

要進(jìn)行后續(xù)研究，就必須先搭建微反應(yīng)系統(tǒng)，其中包括進(jìn)料系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、背壓系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)等等，可以根據(jù)反應(yīng)體系的屬性來選擇合適的功能單元。進(jìn)料系統(tǒng)一般選擇用隔膜泵、柱塞泵、蠕動(dòng)泵三者之一;而溫控系統(tǒng)則可以用低溫循環(huán)槽、高溫導(dǎo)熱油或高低溫一體機(jī);背壓系統(tǒng)，也就是背壓閥，一般分為電子背壓閥以及手動(dòng)背壓閥兩類;最后的反應(yīng)系統(tǒng)，也就是微通道反應(yīng)器的選擇，可以根據(jù)反應(yīng)體系，選擇合適的流道類型、持液量、材質(zhì)以及組合方式。

3.小試連續(xù)流工藝的開發(fā)

微反應(yīng)系統(tǒng)搭建好后，就可以準(zhǔn)備連續(xù)流工藝開發(fā)試驗(yàn)了，首先，要配置試驗(yàn)物料，然后校準(zhǔn)進(jìn)料泵，在確定泵的精確度后，就可以根據(jù)管式預(yù)研究的試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行硝化反應(yīng)連續(xù)流工藝的初步探索了。通過對(duì)不同流道形式的反應(yīng)器的測(cè)試，分析各自反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、選擇性、熱分布以及體系降壓，來確定最優(yōu)的反應(yīng)流道。總之，通過查閱文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，做到對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和機(jī)理的全面了解，再結(jié)合各種連續(xù)流設(shè)備的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，才能進(jìn)行連續(xù)流工藝的設(shè)計(jì)與開發(fā)。

二、硝化反應(yīng)中試與產(chǎn)業(yè)化放大研究

小試研究結(jié)束后，我們要進(jìn)行的是硝化反應(yīng)中試與產(chǎn)業(yè)化放大研究，中試和產(chǎn)業(yè)化放大中，我們需要重點(diǎn)關(guān)注的是“數(shù)增”帶來的放大效應(yīng)，連續(xù)流工藝的放大效應(yīng)雖然對(duì)比釜式工藝要小很多，但依然存在，其中壓降和傳熱兩個(gè)問題，最為常見。

對(duì)于傳熱問題，反應(yīng)熱量的增加，對(duì)溫度控制系統(tǒng)就要有更高的要求。通常有四種解決思路，一是降低通量或反應(yīng)活性，也可以采用多位點(diǎn)進(jìn)料的方式，進(jìn)一步減少反應(yīng)產(chǎn)熱或者分散產(chǎn)熱;二是降低反應(yīng)的溫度或者通過分段控溫的方式，降低放熱劇烈的反應(yīng)板的溫度;三是增加換熱量，包括增加換熱介質(zhì)的流速、加深反應(yīng)板換熱通道以及使用換熱能力更強(qiáng)的材料等方式;四是使用其他形式的微通道反應(yīng)器或者采用并聯(lián)的形式，降低反應(yīng)熱的聚集度。

壓降問題，也是影響放大的關(guān)鍵因素，隨著反應(yīng)通量的增加，單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入微通道的反應(yīng)液體量也會(huì)增大，這就導(dǎo)致了體系壓降迅速增加。對(duì)于這個(gè)問題，通常可以從以下三個(gè)方面去解決，一是通過嚴(yán)密的CFD模擬計(jì)算，確保反應(yīng)體系在放大過程中，流道的壓降不會(huì)隨著通量的增大而升高。一般采用流道并聯(lián)、增加流道的寬度與深度以及減少流道結(jié)高速區(qū)等方式降低體系壓降;二是采用并反應(yīng)板并聯(lián)或者分段進(jìn)料的方式，降低整個(gè)體系的壓降。三是采用板式反應(yīng)器與盤管雜化的形式，在保證傳質(zhì)的前提下，降低板式反應(yīng)器的使用量;

以上是關(guān)于硝化反應(yīng)連續(xù)流工藝開發(fā)的在步驟，你看懂了嗎？現(xiàn)在知道硝化反應(yīng)連續(xù)流工藝如何開發(fā)了嗎？如果您還有什么不理解的或是更好的建議，歡迎留言告知。