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未来的精细化工要做连续化工艺
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一、为什么要做连续化工艺？ 农药、医药中间体、染料、助剂等精细化工产品规模小、产量低、生产步骤多;品类繁多，远超基础大宗化工产品。全球年需求总量在十万吨以下的品种，几乎均是间歌化的生产过程为主，精细产品，租精生产，设备简单，反应器单一，多个反应釜完成相同的反应，并使用大量的水或溶剂进行工艺分离，工艺状况本身决定了安全环保无法提高档次。 目前大部分的精细化工企业都是建立于90年代，那是一个中国精细化工行业大爆发的十年，生产量和出口量都急剧增加，但当时的工艺水平都是问歇式工艺条件，很少有自控，极少实现了连续化的自控生产工艺。虽然后来部分的危险工艺按照安监局的要求做了一些安全连锁，但是整体上工艺部分几乎没有优化，还是批次化操作。目前面临越来越大的EHS监管压力，以及工人对于职业健康的要求。 二、如何对连续化工艺进行思考？ 我们都知道连续化工艺的优势明显，如工艺先进，生产线整线连续化全自动化，具备多重安全连锁。将合成技术/自控/工艺安全融为一体;产能扩大，可以24小时不停连续化生产，产能基本上可以在原基础上扩大一倍;全自动化，可减少60%的工人数单:投资减少，1-2年内便可以收回所有投资，新项目还可以减少高压釜、反应釜等等投资;由于实现了连续化，各反应阶段的热量回收更易于实施，基本改造后至少可以节约能源5-10%。 为了更好的理解连续化工艺，本文将通过几点对连续化工艺进行思考连续化工艺在精细化工中的应用将是趋势。 1.从反应本质出发 对于反应，传热、传质、反应速率是非常重要的三个方面，也是反应有三种瓶颈。 传热问题，如:由于放热太猛，反应釜冷却不好，所以需要慢慢滴加(硝化反应); 传质问题，如:由于气液两相，或者水油两相合不好，所以反应时间很长(环氧氯丙烷的水解，加氢); 反应速率，如:很多反应本来的速率就很慢，加强传质传热都不会有强化(醋化)。 以上这3点在反应器上可以体现为混合效果，传热效果，反应停留时间，其中传热效果和反应停留时间都可以建立模型计算，也就是做连续化工艺要重点考虑的，需要从热力学动力学的数据来分析或者设计一些实验来验证;然后针对这些瓶颈做“不程强化“或者”连续化。 2.依据反应器的不同特点 常见的反应器有釜、塔、管、床、微通道，其差别在于长径比不同。长径比在1-3的叫釜，3-100的叫塔，100以上的叫管，更大的以上可以是微通道。长径比越大，传质、传热效果相对越好，但是对多相体系的适用性越差。径比越小，传质、传热效果相对越差，但是配合搅拌之后适用性越广。 3.放大中的传质问题 当一个反应体系的工艺条件例如催化剂温度压力物料配比等确定之后该体系的宏观反应速率主要受传质影响。在大生产中，反应时间长的工艺，往往并不是反应速率慢，而是传热太慢，或者传质不好。小试的反应时间，实际上是可以体现真实的反应速率，基本上连续化与小试的时间是一样的。由于小试的传热和传质都很好，我们在放大生产中遇到的问题，往往也都是这两方面的问题。这一点在微通道反应器的应用上体现得尤为出色。 站在产业升级的十字路口，连续化工艺已不再是 "可选项"，而是决定企业未来竞争力的 "必答题"。随着 AI 算法与物联网技术的深度融合，连续化工艺正朝着 "智能预测、模块即插、零排放闭环" 的方向迭代，为精细化工打开了更广阔的想象空间。那些率先布局全流程连续化、掌握核心设备技术的企业，必将在高端医药、新能源材料、环保治理等赛道中抢占制高点。 未来的精细化工，终将是连续化的战场。选择连续化工艺，就是选择了效率、安全与未来。正如南京凯天化工以技术创新响应产业变革的实践所示，在政策向绿色制造倾斜、市场向高端品质聚焦的今天，唯有主动拥抱这场生产革命，才能突破成本与环保的双重壁垒，在全球产业竞争中赢得先机。 |
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