年产3000t邻氨基苯甲醚加氢反应器设计

1. 反应原理及其对反应器设计的要求

邻氨基苯甲醚是一种重要的染料和医药中间体，用于生产偶氮染料、冰染染料、色酚AS-OL等染料以及愈创木酚、安痢平等药物，还可制取香兰素等产品。
邻硝基苯甲醚和氢气以甲醇作溶剂在Raney-Ni催化剂、温度150度、压力2.5MPa下进行催化加氢反应，其反应方程式如下：

本反应采取半连续操作方式，即一次性加入溶剂甲醇、Raney-Ni催化剂和邻硝基苯甲醚，反应过程中连续加入氢气。
该反应具有以下特点：

（1）反应是非均相。反应物须克服气液界面和液固界面两种主要扩散阻力才能进行反应。气液界面阻力与气液两相界面的湍动程度及气液两相接触比表面有关，液固界面的传质阻力依赖液相中的湍流强度及催化剂在液相中的分散程度。因此，对这种反应器要求是，气液两相接触面积大、液体有足够的湍流强度、固体催化剂能够很好的分散。

（2）反应速度快，且大量放热。邻硝基苯甲醚的氢化反应热为130Kacl/mol，如此大的反应热若不及时移除，会使反应温度迅速上升，引起副反应甚至发生爆炸事故，所以反应器的换热设计也很重要。
2. 基于自吸式搅拌器的新型反应器设计

首先在投料量为1m³自吸式反应釜中进行中试研究，中试反应釜结构参数如表1所示，中试结果符合生产要求，接着进行年产3000t邻氨基苯甲醚工业放大。
2.1 反应器容积

根据年产3000t邻氨基苯甲醚的要求，经核算反应每批投料量为4.2m³，反应器按中试釜按几何相似放大，直径1800mm，直边高度1800mm。
2.2 换热面积确定

按照中试换热面积等比例放大，4.2m³反应器中的换热面积至少应为42m²才能保证换热要求。原中试釜中盘管布置一层，如果放大釜仍按一层布置，其换热面积就达不到传热要求，换热问题成了放大的瓶颈。因此，需要对盘管进行改进，最后确定在釜内布置三层盘管，经核算釜内换热面积达50m²，满足工艺要求。
2.3 搅拌器设计

对于气液固体三相反应体系，进行放大时，既要满足气液混合的放大准则，又要满足液固混合的放大准则，因为气体和固体都要求均匀分散在液体中，所以首先采用气液混合和液固混合的放大准则进行各自放大，当调整搅拌器直径、转速等使得两个准则同时满足时，认为放大是合适的。在自吸式搅拌器中，针对气液传质过程，影响气液传质速率的一个重要参数是液相总传质系数kLa，kLa越大气液传质速率越快，反应时间越短，因此可以选择kLa作为气液传质的放大准则。

放大前后反应器比较：中试结果和放大结果对照见下表。放大后的自吸式反应器反应时间与中试结果相比略有增加，产品质量合格，基本符合生产要求。

放大后自吸式搅拌器出厂前试车效果图