在藥物合成和精細化學操作過程中,我們經常遇到強烈的放熱反應,例如氧化反應,酸堿中和等,對于這些放熱反應,如果操作不當或設備不吸,就是容易發生安全事故或生產效率低下的缺陷。在連續穩定的放熱反應過程中,有必要將冷卻水連續通入反應器的外套進行冷卻,以保持冷熱平衡。這稱為“從底部抽水”(嚴格來說,火來自反應液而不是夾套)。但是,如果放熱突然加劇,則很容易引起物料沖洗,溢出或更大的安全事故。主要原因是反應器每單位體積的換熱面積過小,且簡單的夾套溫降不能滿足放熱過程的冷能要求。
一般來說:
5M3反應器的傳熱面積為13m2,面積比為2.6。
3m3反應器的傳熱面積為9.7m2,面積體積比為3.23。
2 m3反應器的傳熱面積為7.2 m2,面積體積比為3.6。
1m3反應器的傳熱面積為4.5m2,面積體積比為4.5。
0.5m3反應器的傳熱面積為2.6m2,面積體積比為5.2。
反應器體積越大,每單位體積的熱交換面積越小;對于放熱反應,每單位體積的換熱面積越小,越不利于散熱和冷卻。但是,反應器太小不利于生產效率。
在實際操作過程中,采取延長進料時間,反應時間,降低冷卻水溫度等措施,實現安全生產與生產效率的平衡。
為了更好地解決反應釜換熱面積不足的問題,可以采用外部換熱器在外部循環和內部冷卻中對反應物料進行冷卻,稱為“煮湯停止沸騰”。
外部換熱器與反應液上部萃取相結合的思想,不僅可以有效地解決由于反應器每單位體積的換熱面積太小而導致的冷卻延遲問題,而且還避免了因反應器底部泄漏而造成的潛在安全隱患。上提取裝置的設計;當一個外部熱交換器不能滿足制冷需求時,可以并聯連接兩到四個熱交換器。在實際操作中,夾套冷卻就像“將底部移開”,而外部熱交換器冷卻就像“煮湯停止沸騰”。兩者更像是超人戰斗怪物。應對常規的放熱反應也就不足為奇了。
在實際應用中,液體噴射器的上口通過管道從反應器的上部插入反應器的底部,液體噴射器的下部開口通過管道與循環泵相連。這種設計可以使液體噴射器充滿反應液,并確保上部物料提取的平穩運行。
利用外部熱交換器進行外部循環和內部冷卻的技術方案可以產生明顯的有益效果,包括以下三個方面:
1.外部循環和內部冷卻,可使反應液溫度迅速降至目標溫度,使放熱反應可控;
2.從頂部抽出反應液的設計,可以避免反應器底部泄漏造成的隱患;
3.由于縮短了進料時間和反應時間,有利于提高生產效率。