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化學間歇反應與連續(xù)反應


實驗室k / 2019-02-14

       某些以小批量生產(chǎn)的化學制品——如藥物、染料等等,都是間歇生產(chǎn)的。在生產(chǎn)這類產(chǎn)品的典型工廠內,人們也許會注意到有幾百只高壓釜,每只釜每天生產(chǎn)一噸某種產(chǎn)品,下一次又可生產(chǎn)一噸完全不同的產(chǎn)品。這種系統(tǒng)具有極大的靈活性,特別是對某些特殊的工廠,有幾百種甚至上千種隨時變更的產(chǎn)品,而每種產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模又是很小時,就更是如此。

       間歇操作的另一優(yōu)點是,當所需的產(chǎn)量較小時,設備費用往往比相應的連續(xù)操作費用低。因此,對新的或未曾試驗過的生產(chǎn)過程常采用間歇操作,而到開發(fā)過程較高級的階段比較需要大規(guī)模生產(chǎn)時,才改用連續(xù)操作。

       為什么幾乎所有的大規(guī)?;どa(chǎn)最終都采用連續(xù)過程呢?其理由主要是:

       (a)由于取消了間歇反應器內重復地裝料和卸料的操作,因而減少了人工費用;

       (b)便于實現(xiàn)自動控制,這樣做,即使需要支出較大的投資,但亦可減少人工費用;

       (c)能維持反應條件的長期恒定,從而也就保持了產(chǎn)品質量始終穩(wěn)定。

       由此可見,間歇反應器與連續(xù)反應器的正確選擇,很大程度上取決于投資額和操作費用之間的關系(在操作費用中,,人工費用可能占據(jù)很大一部分),因此,對一些工業(yè)發(fā)達國家來說是最合適的方案,對一些工業(yè)比較不發(fā)達的國家來說,可能就不一定合適。

       至此,人們不禁要問:間歇反應與連續(xù)反應之間,在科學上(不是經(jīng)濟上)的差別究竟是什么?、反應動力學的研究一般是在實驗室中,在間歇操作的條件下進行的。當其結果被應用于設計連續(xù)過程時,并不涉及新的動力學理論,因為分子的變化還是相同的,所不同的是連續(xù)過程的流動狀態(tài),可能會對反應引起宏觀上的重大變化。尤其是并非所有通過流動系統(tǒng)的分子,都必定具有相同的逗留時間,這些分子也并非必定全都經(jīng)歷同樣的濃度或溫度變化過程。這些因素,可能導致連續(xù)過程與間歇過程在收率或平均反應速率方面,均有著顯著的差異,特別是具有副反應的競爭而使反應復雜化了的情況下,就更是如此。在這種情況下,間歇操作與連續(xù)操作對所需產(chǎn)品的收率,可能差別很大即是對二種主要型式的連續(xù)過程,也可能不一樣。對連續(xù)過程言,反應的收率不一定都低,在某些情況下,也可能高。然而對收率較低的情況,這個因素可能會超過連續(xù)操作的一些優(yōu)點,因而最好采用間歇操作。

       此外,還應注意到某些過程既不是明顯的間歇操作,也不是明顯的連續(xù)操作,而應稱之為“半間歇”或“半連續(xù)”的操作。例如:青霉素是在大型發(fā)酵罐內制備的,在每批生產(chǎn)周期的開始,先用生產(chǎn)青霉素的菌種進行接種,許多小時后,把發(fā)醇罐內的物料排出,并從中提取青霉素。所以,這很像是間歇過程,可是,在每批生產(chǎn)過程中,空氣和諸如糖類的養(yǎng)份是連續(xù)地加入發(fā)酵罐內的,而廢氣也是連續(xù)地排除的。


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