采用单管反应器技术的DAP装置系统平衡分析与产品质量的生产控制_续_
采用单管反应器技术的DAP装置系统
平衡分析与产品质量的生产控制(续)
李绵庆,梁伟山
(广西鹿寨化肥有限责任公司,广西鹿寨 545624)
[中图分类号]T Q442.14 [文献标识码]A [文章编号]10076220(2005)06002705
1?2?4 装置系统中存在的主要问题
对系统进行了平衡分析后,发现系统存在的主要问题是氨的利用率偏低,造成产品的氨耗过高。平衡分析计算结果表明:
(1) 装置系统的磷利用率比较高
以产品中的含磷计算,系统全磷(P2O5)的利用率为98.97%;以产品中的有效磷计算,系统磷的利用率98.40%。全磷中有0.57个百分点转化为不溶磷(P2O5),为无效磷。
(2) 装置系统的氨利用率偏低
以平衡分析计算结果,系统氨的利用率为96.00%;以测试期间直接测定的结果,系统氨的利用率为95.66%。平衡计算结果与实测值基本一致。
(3) 尾气烟囱外排氨量达312kg/h,远高于设计值75kg/h。
通过对系统全面平衡分析,可揭示如下问题。1?2?4?1 尾气处理系统氨吸收率比较差
上述平衡分析结果可知,干燥尾气带氨量0.202t/h,造粒尾气带氨量2.076t/h,尾气烟囱外排氨量0.312t/h,则尾气处理系统的氨吸收率为[(0.202+2.0760.312)/(0.202+2.076)]×100%=86.30%
由于干燥尾气洗涤系统的实际氨吸收率会高于86.30%,故造粒尾气系统的氨吸收率还略低于86.30%。系统平衡分析结果表明,管式反应器的逸氨量达2.076t/h,占加入管式反应器总氨量的25.99%,而设计值为15%,故造成尾气洗涤系统严重超负荷运行。氨在系统中的吸收率下降,大量的氨外排造成单位产品氨消耗高,在2001、2002年DAP产品的氨单耗平均值分别为238.85kg、232.67kg,后来加大尾气洗涤系统洗涤液量(每个洗涤系统各用1台泵供液)后,在2003年基本回落到225kg左右,但仍然有比较大量的氨没有回收利用,直接排出装置系统。1?2?4?2 尾气洗涤液n(N)/n(P)值过高,是造成造粒尾气氨吸收率下降的根本原因
尾气洗涤液的n(N)/n(P)值为1.36,而设计规定值为0.4～0.5,没有在设计值内操作,主要是由于在装置刚试车过程中,因其它因素制约,洗涤液的n(N)/n(P)很难稳定在设计值范围内,经常在1.0左右,造成了系统堵塞严重,生产极为困难,经多次摸索,按n(N)/n(P)= 1.36操作才能稳定生产。
对系统平衡计算、分析便发现,造粒尾气、干燥尾气洗涤系统所吸收的氨量为:
(0.202+2.079)×86.30%=1.966t/h
若把吸收下来的氨转化为NH4H2PO4需要加入的磷酸(P2O5)量为:1.966×71/17=8.211t/h
而加入前室的稀、浓磷酸量(P2O5)总和为5.937t/h,意味着为了反应吸收完1.966t/h氨,还短缺2.274t P2O5/h。这表明(主要是造粒尾气洗涤系统)还有多余氨: 2.274×17/71=0.544t/h
气氨只能以溶入洗涤液中的形式才能被吸收下来,可见,由于加入前室的磷酸量少,n(N)/n(P)值上升造成洗涤液吸收氨能力下降。由于有0.544t/h 的氨在前室未能被磷酸中和,其溢流进后室后再和加入的部分浓磷酸在后室内继续被中和反应,这就是在生产中后室料浆的温度比前室料浆的温度高出近10℃(理论计算为6℃)的根本原因。
1?2?4?3 提高系统氨利用率的措施
根据装置情况,第1,准备将加入前室的稀磷酸改为直接加入造粒尾气洗涤系统的立式文丘里洗涤器内,洗涤后的洗涤液再返回前室,供卧式洗涤器和干燥尾气洗涤器循环使用,这样在文丘里洗涤器中比较大量的NH3被吸收下来,减轻卧式洗涤器的运
[收稿日期]20050224; [修回日期]20050405
[作者简介]李绵庆(1963广西容县人,高级工程师,现任广西鹿寨化肥有限责任公司副总经理。
2005年11月第20卷第6期
磷肥与复肥
Pho sphate&Co mpound F ertilizer
N ov.2005
V o l.20N o.6
行负荷,从而达到提高氨利用率的目的;第2,完善装置现场的一些设备系统,把洗涤液的n (N )/n (P)
调整在0.4～0.5范围内操作。
磷铵装置全系统总平衡见图8
。
2 产品质量的生产控制
国家对磷酸二铵(DA P )产品的要求,主要在产品养分、水溶性P 2O 5、水分、颗粒粒度等方面,其中优等品的各项指标值最为严格,为了有效地控制影响产品质量的主要因素,对生产中出现的主要问题进行了比较深入的分析研究,并采取了一定措施,获得了比较好的效果。
2?1 产品总养分的生产控制
生产DAP 的主要原料为磷酸和液氨。从生产过程可知,原料中的各种物质均会转入产品,由于液氨纯度很高,一般在99.5%以上,最高达99.9%,因此,影响产品质量的原料应为磷酸。磷酸是利用硫酸和磷矿作为原料生产得到的浓磷酸产品。磷矿石中不同程度的含有金属化合物例如铁、铝、镁、钾、钠等(称为磷矿杂质),其中部分杂质随着生产过程进入磷酸产品。磷矿中杂质含量越高,磷酸中含这些金属化合物的量越大,这些杂质进入DAP 产品中的量
也越多,最终导致产品的有效养分下降的幅度越大,
从而影响了产品质量。
2?1?1 磷酸二铵产品的物相分析
磷酸作为磷酸二铵的生产原料,一般含有
Fe 2O 3、Al 2O 3、M gO 、SO 42
、F 、淤渣等杂质。文献[1]中指出,以含有这些杂质的磷酸所生产出的磷酸二铵产品,其物相中很大可能是:1(NH 4)2HPO 4;
oNH 4H 2PO 4;?(NH 4)2SO 4;?(NH 4)2SiF 6;?M gHPO 4?3H 2O ;?(Fe ,Al )2NH 4(PO 4)2OH ?2H 2O ;?(Fe ,Al )NH 4(HPO 4)2?0.5H 2O ;à(Fe ,Al )M g (NH 4)2(HPO 4)2F 3;á浓磷酸淤渣,其主要成分为X 化合物(Fe,Al)3KH 14(PO 4)8?
4H 2O ;○
10游离水;○11其它极少量杂质。文献[1]中还介绍根据湿法磷酸的组成定量计算磷酸二铵总养分含量的方法,计算结果与产品的实测结果接近,误差很小。以一些生产数据为例,按文献的计算方法得到的结果见表1。
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表1 根据磷酸组分计算磷酸二铵产品总养分的结果
编号
浓磷酸组分/%
w(Fe2O3)w(Al2O3)w(M gO)w(SO42)w(淤渣物)
DAP总养分(干基)/%
实测值计算值
10.81 1.01 1.00 4.50 5.5465.6064.90 2 1.08 1.09 1.08 3.89 6.5764.3664.51 30.990.970.90 3.82 2.6665.7165.52
4 1.32 1.190.08
5 4.23 5.0764.8364.76
5 1.22 1.25 1.10 4.3
6 2.7165.5265.19
6 1.190.950.09
7 4.47 5.5464.4164.68
以表1编号1的磷酸组成和DAP总养分计算值为基准,如果生产中浓磷酸的组成在编号1磷酸组分的小范围内波动,其生产的DAP总养分值可以作如下简化计算:
(1) 浓磷酸中铁铝氧化物含量下降1%(假定Fe2O3、Al2O3各下降0.5%),则DAP总养分上升
1.15%;反之,总养分下降0.85%。
(2) 浓磷酸中氧化镁含量下降1%,则DAP 总养分上升1.08%;反之,总养分下降1.10%。
(3) 浓磷酸中的SO42含量下降1%,则DAP 总养分上升0.51%;反之,总养分下降0.49%。
(4) 浓磷酸淤渣含固量下降1.0%,则DAP 总养分上升0.31%～0.35%;反之,总养分下降0.30%～0.35%。
2?1?2 产品总养分生产控制方法
按设计要求,使用云南晋宁擦洗磷矿生产的浓磷酸作为DAP生产原料。在工程建成试产期间,磷酸装置使用了设计选定的擦洗矿,生产出的磷酸质量很好,DAP的总养分一般在66%以上,如2000年7月28日生产的DA P养分为w(N)18.72%, w(P2O5有效)48.52%,w(H2O) 1.23%,总养分67.24%。但随着市场变化,磷矿供应情况出现多元化,造成了磷矿杂质波动大,再加上受原料堆放场地限制,生产区内配矿条件差,最终出现了DAP质量波动大的情况。为此,在生产中一旦出现DAP总养分下降,应及时做酸样分析,根据酸样组成数据的计算结果找出造成总养分下降的主要因素:若是某金属杂质高占主要因素,应及时指导矿场配矿(改变云南矿,贵州矿的使用比例);若是SO42偏高,应控制好磷酸生产的工艺指标,以降低磷酸中的SO42含量值等。从总养分理论计算方法可知,磷酸中金属氧化物、SO42和磷酸淤渣等杂质都可能成为影响DAP 产品总养分的主要因素,因此,控制好磷矿的采购质量,做好生产过程的配矿工作,控制好磷酸生产过程等工艺指标,以及降低浓磷酸中淤渣含固量是确保产品总养分含量的重要环节。
2?2 产品水溶磷的控制
由上述可知,DAP产品中(Fe,Al)2N H4 (PO4)2OH?2H2O属不溶沉淀物,而Mg HPO4?3H2O、(Fe,Al)NH4(HPO4)2?0.5H2O、(Fe,Al)M g (NH4)2?(HPO4)2F3属枸溶沉淀物,其中含的磷在有效磷范围内,浓磷酸淤渣中主要是(Fe,Al)3KH14 (PO4)8?4H2O,也属枸溶性化合物,其含P2O5理论值为50.08%。在生产中对浓磷酸淤渣的磷含量进行分析,发现一般含P2O5在45%～52%范围内,例如其中w(P2O5全)为54.07%,w(P2O5水)为2.69%, w(P2O5枸)为51.2%。
可见,浓磷酸淤渣很大部分为枸溶性的有效磷。因此,要提高产品中的水溶磷含量,那么减少浓磷酸中的金属氧化物和淤渣杂质,以减少在生产中形成上述磷的枸溶化合物是关键。在生产中发现,DAP 总养分在63%左右时,磷的水溶率很难达到90%,一般只在88%～89%,但几乎没有在88%以下的,这应与管式反应器工艺特点有关。
因此,为了能稳定和提高水溶磷含量,可采取两项处理措施以改善浓磷酸的质量。第1,为生产区磷矿场创造条件,分区堆放云南矿和贵州矿,以方便按比较合适的配比用矿;第2,联产磷酸一铵(M AP),从浓磷酸贮槽内取出大部分淤渣用于M AP生产,从而降低浓磷酸中淤渣含量。
2?3 产品水分的控制
该装置是完全按单管反应器工艺技术设计的系统。国内其它几套单管反应器工艺装置都是由原来的预中和工艺或其它产品生产工艺改造过来的,所设计的干燥系统相对于目前的单管反应器工艺能力是过大的,因此,这些生产厂的产品水分比较容易达到2.0%以下。而该装置干燥机尺寸偏小,为á2900 m m×21800m m。国外中标的工程公司选择该设备的尺寸可能是基于如下思考:1使用单管反应器工艺系统返料少,干燥负荷低;o工程公司提供的产品水分分析方法与国标不一样,产品不粉碎为颗粒状在烘箱干燥,其水分分析结果仅为国标方法分析结果的1/2左右,也就是说国标分析的水分为2.5%时,工程公司的方法结果约为1.5%。因此,该装置按国标的质量要求,干燥机需要蒸发的水分远高于国外工程公司所要求蒸发的水分。这对生产很不利,投产运行几年来,产品水分大都在2.0%～2.7%范围内波动,严重时高达2.7%～2.9%。为了扭转这个局面,认为最直接的措施应是从工艺水平衡上控
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第20卷第6期 李绵庆等
采用单管反应器技术的DA P装置系统
平衡分析与产品质量的生产控制(续)
制进入系统的水量,达到降低产品水分的目的;另一方面还可考虑完善干燥机设备结构,提高干燥效率。2?3?1 系统水平衡分析
与产品含水量有关的进入生产系统的水源有3股:浓磷酸、稀磷酸、地下槽工艺水。在产品产量一定的前提下,如何安排好3股物料进入系统,对产品的含水量影响很大,系统水平衡如图9
所示。
为了简化系统,造粒尾气洗涤系统、干燥尾气洗涤系统均与前室有关,造粒尾气经过前室来的洗涤液洗涤后,不但没有把从造粒机蒸发出来的水蒸气冷凝下来,反而把洗涤液中的部分水蒸发出去,随尾气带出系统,故洗涤液中被蒸发的水气量被认为是从前室输出的物料。干燥尾气洗涤系统的蒸发水气也是以同一方式处理。
由图9可知,输入系统的4股水量,根据前述的系统平衡分析结果可得:
(1) 前室加入的稀磷酸带入的水量
m 1=13.569×57.44%=7.794t /h
式中57.44%为w (P 2O 5)为25.51%的稀磷酸含水量(通过25.51%P 2O 5磷酸溶液各成分分析数据推算而得)。
(2) 前室加入的浓磷酸带入水量
m 2=5.290×23.70%=1.254t/h
式中23.70%为w (P 2O 5)为46.80%的浓磷酸含水量(通过46.80%P 2O 5磷酸溶液各成分分析数据推算而得)。
(3) 前室加入的地槽水量
m 3=3.263t/h
(4) 后室加入的浓磷酸含水量
m 4=23.464×23.70%=5.561t /h
输入合计m 入=
m 1+m 2+m 3+m 4=17.872t /h
系统输出的各物料带水量:(1) 产品带走的水量
m 5=36.17×2.17%=0.785t/h
(2) 干燥过程蒸发水量
m 6=0.932t /h
(3) 中和反应造粒过程蒸发水量
m 7=9.996t /h
(4) 干燥尾气洗涤过程中洗涤液蒸发水量
m 8=5.128t/h
(5) 造粒尾气洗涤过程中洗涤液蒸发水量
m 9=1.091t/h
输出合计m 出=m 5+m 6+m 7+m 8+m 9=17.932t/h
计算误差[(17.872-17.932)/17.872]×100%=0.34%从水平衡分析可发现,进入系统的水量主要是通过中和反应造粒系统的水蒸发和通过干燥尾气洗涤系统的水蒸发排出系统。因此,当系统的负荷(产量)一定时,进入系统的磷酸量(纯P 2O 5)是固定的,从而系统的反应热也基本固定,利用中和反应热蒸发的水量也基本一定。若系统用稀酸量过多(相应浓酸会减少),则多进入系统的水量无法在管式反应器和造粒系统蒸发出去,而随物料进入干燥机,从而造
成产品水分超标。因此,需要多使用稀酸时,必须按稀酸带水量的关系来调低地下槽工艺水的用量,才能有效达到降低产品水分的目的。2?3?2 降低产品水分的控制方法
根据系统水平衡分析,为了有效地降低产品的水分,在生产过程中可采取如下的控制措施。
(1) 在充分考虑磷酸生产系统节能的前提下,尽可能提高磷酸的浓度,一般w (P 2O 5)稳定在47%～49%为好。同时在满足工艺生产条件下磷铵车间尽可能少用稀磷酸,以减少进入系统的水量。
(2) 以装置系统水平衡时使用的稀磷酸量和地槽工艺水量为标准值,多用了稀酸必须相应地减少地槽工艺水用量;反之,多用了地槽工艺水量,则要减少稀磷酸用量(相应增加浓磷酸量)。1.3m 3左右稀磷酸含水量与1m 3地槽工艺水量相当,以此关系来调节好稀磷酸和地槽工艺水量,确保进入生产系统的水量保持在低的范围,此时,后室磷酸料浆的密度会相应提高。
(3) 快速测定后室内料浆含水量(因测定料浆中的P 2O 5耗时太长),根据该料浆含水量和造粒机出口物料含水量的情况,调整稀磷酸或地槽工艺水用量。
(4) 适当提高干燥机进口的热气温度。从上述系统平衡分析可知,提高热气温度,一方面干燥机内物料的水蒸发量有所增加,从而达到降低产品水分的目的;另一方面,干燥机尾气温度必然上升,尾气带出的热量增大,则干燥尾气洗涤系统的水蒸发量增大,在加入前后室稀浓磷酸和地槽工艺水不变的前提下,能一定程度地降低后室物料的含水量,也达到了降低产品水分的目的。
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应用上述措施经过一段时间的生产实践探索,取得了初步的效果。未实施之前,例如2004年5月份产品水分波动幅度大(2.0%～2.8%),全月平均值在2.56%,水分指标难以平稳。但通过对系统平衡分析并让生产一线的工艺技术人员和工段长,特别是主要岗位操作工掌握了系统水平衡原理和上述控制方法后,产品水分含量逐渐下降,初步稳定在比较低的范围内。以2004年8月生产为例,产品水分含量基本控制在2.3%以内,极个别数据超过2.4%,全月平均值已控制在2.2%,产品水分有效地得到了控制。下步再设法将水分逐渐控制在2%以内。
2?4 颗粒外观质量的生产控制
产品的粒度给予用户是最直接的印象,粒度均匀、外观圆润、分散度好的DAP产品,才容易得到用户的信任。该装置在试车期间,由于磷酸装置使用云南晋宁优质的擦洗磷矿,DAP产品质量非常美观,玉黄色半透明,粒度非常均匀,颗粒圆润,粒度大部分集中在2～4mm范围。但是随着磷矿供应点变化和矿源多样化,磷酸的质量下降,从而使得产品的养分发生变化,而且外观质量也受到影响。
2?4?1 磷酸杂质对造粒过程的影响
磷酸中的杂质会影响磷酸的粘度,杂质含量越高,磷酸粘度越大,特别是镁化合物含量对磷酸的粘度影响最大。含有这些杂质的磷酸进入生产系统后同样会改变进入管式反应器的反应料浆的粘度,而料浆粘度大对造粒过程的最大影响就是颗粒圆润度差,产品粒度偏小。生产表明:1当磷酸中含固量大于6%时,造粒过程中的粘结、涂布不理想,自成粒偏多,造粒机出口物料大部分分布在á1～6m m区域,产品中á1～2mm所占比例偏大(大约在20%,而正常时约为5%～8%),同时物料表面不圆滑,带棱角,产品光泽度较差;o当磷酸中的金属化合物特别是镁化合物w(M gO)> 1.2%时,装置返料皮带粘带粉尘多,装置系统粉尘大,管式反应器喷头易堵塞,造粒机出口细物料多,因粉料多,造成干线系统易堵塞,而且易潮湿,物料抗压强度较差,这种状况得到的DAP产品外观也差,呈棱角、扁形的、三角形的都有,颗粒不均匀,细粒多。
为了得到较好的产品外观质量,在生产中一般采取调整不同矿源磷矿的配比,不能集中使用某高杂质的磷矿,以控制磷酸中的金属杂质含量适中,而且尽可能低;同时停开浓磷酸贮槽搅拌器,以降低浓磷酸中的淤渣含固物,但淤渣在没有很好的处理出路之前停搅拌器,对系统磷的损失比较大。
2?4?2 反应料浆P2O5浓度对造粒过程的影响在生产中发现进入管式反应器的反应料浆P2O5含量过高时(大于40%P2O5),反应热量大,物料温度升高,得到的颗粒偏大,合格的颗粒(á1～4 m m)偏低;当反应料浆的w(P2O5)在37%～38%时,造粒机出口物料粒度分布理想,á1～4mm占60%～70%,物料表面圆润,棱角小,但是物料含水分高;当反应料浆w(P2O5)小于36.5%时,造粒机出口物料水分高,粉料多,且抗压强度差,易粉化。因此,为了获得较好的产品颗粒外观质量,在生产控制过程中,要求反应料浆的P2O5控制在38%～40%,这对造粒操作比较有利,既可使造粒机出口物料有比较低的水分,一般在2.8%～3.0%,也能使其粒度分布合理,á1～4mm占60%左右。在这种生产情况下得到的DAP产品颗粒的抗压强度较高,表面较圆滑,光泽度也不错,外观质量比较理想。
2?4?3 系统设备状况对产品外观质量的影响对产品颗粒外观质量有直接影响的是造粒机和振动筛的完好性。造粒机内的胶板弹性差,得到的颗粒外观差,三角形、扁形等形状均有。振动筛的筛网因振动频率高,承受强度大,当使用的材质不合适时筛网极易局部小范围损坏,使产品中混有少量大颗粒(在á6mm以上),造成产品粒度不均匀。因此,这两种设备在停车时要安排检查其完好状况。
3 结语
对装置系统进行平衡分析,能宏观地评价该装置的技术先进水平,从微观上能找出影响装置正常生产诸多因素之间的内在联系,找出系统的薄弱环节,为提出整改完善措施指明方向。对影响产品质量的各因素进行深入剖析,能更有效地把握生产控制方法,从而提高产品的产量和质量。(续完)
[参考文献]
[1] 李绵庆.磷酸二铵产品养分含量的定量估算[J].磷肥与复肥,
2004,19(1):2529.
更正:本刊2003年第2期32页张志业一文,表1
矿中n(F)/n(Al2O3)”应更改为“磷矿中n(F)/n(向张志业和读者表示歉意,
磷肥与复肥编辑部
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第20卷第6期 李绵庆等
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反应器串级控制系统整定
西华大学课程设计说明书 目录 1 前言 (1) 2 总体方案设计 (2) 2.1 方案比较 (2) 2.2 方案选择 (5) 3 反应器串级控制系统分析 (6) 3.1 被控变量和控制变量的选择 (6) 3.2 主、副回路的设计 (6) 3.3 主、副控制器正、反作用的选择 (8) 3.4 控制系统方框图 (8) 3.5 分析被控对象特性及控制算法的选择 (9) 4 串级控制系统的参数整定 (10) 4.1 参数整定方法 (10) 4.2 参数整定 (11) 4.3 两步法的整定步骤 (12) 5 MATLAB仿真 (14)
5.1 控制系统的MATLAB仿真 (14) 5.2 串级控制系统PID参数整定： (16) 5 结论 (20) 6 总结与体会 (21) 7 参考文献 (22) 1 前言 反应器（或称反应釜）是化工生产中常用的典型设备，种类很多。化学反应器在结构、物料流程、反应机理、传热、传质等方面存在差异，使自控的难易程度相差很大，自控方案差别也比较大。 夹套式反应器是一类重要的化工生产设备，由于化学反应过程伴有许多化学和物理现象以及能量、物料平衡和物料、动量、热量和物质传递等过程，因此夹套反应器操作一般都比较复杂，夹套反应器的自动控制就尤为重要，他直接关系到产品的质量、产量和安全生产。 化工生产过程通常可划分为前处理、化学反应及后处理三个工序。前处理工序为化学反应做准备，后处理工序用于分离和精制反应产物，而化学反应工序通常是整个生产过程的关键，因此在化学反应工序中设计一套比较完善的控制系统是很重要的。 设计夹套式反应器的控制方案应从质量指标，物料平衡和能量平衡，约束条件三个方面考虑（假设在本反应器中反应物为一般性的，无腐蚀，无爆炸的液液反应物）。
微电子的发展以及在医学上的应用
微电子技术发展趋势展望以及在医学中的应用 摘要： 电子技术是现代电子信息技术的直接基础。微电子技术的发展大大方便了人们的生活。它主要应用于生活中的各类电子产品，微电子技术的发展对电子产品的消费市场也产生了深远的影响。本文主要介绍了对微电子技术的认识、发展趋势以及微电子技术在医学中的应用。引言： 一、微电子技术的认识、发展历史以及在社会发展中所起的作用 1、微电子技术的认识 微电子技术，顾名思义就是微型的电子电路。它是随着集成电路,尤其是超大规模集成电路而发展起来的一门新的技术。 微电子技术是在电子电路和系统的超小型化和微型化过程中逐渐形成和发展起来的,其核心是集成电路,即通过一定的加工工艺,将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件,按照一定的电路互联,采用微细加工工艺,集成在一块半导体单晶片(如硅和砷化镓) 上,并封装在一个外壳内,执行特定电路或系统功能。与传统电子技术相比,其主要特征是器件和电路的微小型化。它把电路系统设计和制造工艺精密结合起来,适合进行大规模的批量生产,因而成本低,可靠性高。它的特点是体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快，微电子技术对信息时代具有巨大的影响。它包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门的技术,是微电子学中的各项工艺技术的总和。 2、发展历史 微电子技术是十九世纪末,二十世纪初开始发展起来的新兴技术,它在二十世纪迅速发展,成为近代科技的一门重要学科。它的发展史其实就是集成电路的发展史。1904 年,英国科学家弗莱明发明了第一个电子管——二极管，不就美国科学家发明了三极管。电子管的发明,使得电子技术高速发展起来。它被广泛应用于各个领域。1947 年贝尔实验室制成了世界上第一个晶体管。体积微小的晶体管使集成电路的出现有了可能。之后,美国得克萨斯仪器公司的基比尔按其思路,于1958 年制成了第一个集成电路的模型,1959 年德州仪器公司宣布发明集成电路。至此集成电路便诞生了。集成电路发明后,其发展非常迅速,其制作工艺不断进步,规模不断扩大。至今集成电路的集成度已提高了500 万倍,特征尺寸缩小200 倍,单个器件成本下降100 万倍。 3、微电子技术的应用 微电子技术广泛应用于民用、军方、航空等多个方面。现在人类生产的电子产品几乎都应用到了微电子技术。可以这么说微电子技术改变了我们的生活方式。 微电子技术对电子产品的消费市场也产生了深远的影响。价廉、可靠、体积小、重量轻的微电子产品，使电子产品面貌一新；微电子技术产品和微处理器不再是专门用于科学仪器世界的贵族，而落户于各式各样的普及型产品之中，进人普通百姓家。例如电子玩具、游戏机、学习机及其他家用电器产品等。就连汽车这种传统的机械产品也渗透进了微电子技术，采用微电子技术的电子引擎监控系统。汽车安全防盗系统、出租车的计价器等已得到广泛应用，现代汽车上有时甚至要有十几个到几十个微处理器。现代的广播电视系统更是使微电子技术大有用武之地的领域，集成电路代替了彩色电视机中大部分分立元件组成的功能电路，使电视机电路简捷清楚，维修方便，价格低廉。由于采用微电子技术的数字调谐技术，使电视机可以对多达100个频道任选，而且大大提高了声音、图像的保真度。 总之，微电子技术已经渗透到诸如现代通信、计算机技术、医疗卫生、环境工程在源、交通、自动化生产等各个方面，成为一种既代表国家现代化水平又与人民生活息息相关的高新技术。 4、发展趋势
夹套式反应器温度串级控制控制方案设计设计
目录 一.概述……………………………………………………………2-6页 1.1化学反应器的基本介绍…………………………………2-3页 1.2夹套式反应器的控制要求…………………………………3 页 1.3夹套式反应器的扰动变量………………………………3-4页 1.4基本动态方程式…………………………………………4-6页二．控制系统方案的确定…………………………………………6-7页三．控制系统设计…………………………………………………7-18页 3.1被控变量和控制变量的选择………………………………7-8页 3.2主、副回路的设计…………………………………………8-9页 3.3现场仪表选型………………………………………………9-12页 3.4主、副控制器正反作用选择………………………………12-13页 3.5控制系统方框图……………………………………………13页 3.6分析被控对象特性及控制算法的选择……………………13-14页 3.7控制系统整定及参数整定…………………………………14-18页四．课程设计总结……………………………………………………18页五．结束语……………………………………………………………18页六．参考文献…………………………………………………………19页
一概述 1.1 化学反应器的基本介绍 反应器（或称反应釜）是化工生产中常用的典型设备，种类很多。化学反应器在结构、物料流程、反应机理、传热、传质等方面存在差异，使自控的难易程度相差很大，自控方案差别也比较大。 化学反应器可以按进出物料状况、流程的进行方式、结构形式、传热情况四 个方面分类： 一、按反应器进出物料状况可分为间歇式和连续式反应器 通常将半连续和间歇生产方式称为间歇生产过程。间歇式反应器是将反应物 料分次获一次加入反应器中，经过一定反应时间后取出反应中所有的物料，然后重新加料在进行反应。间歇式反应器通常适用于小批量、多品种、多功能、高附加值、技术密集型产品的生产，这类生产反应时间长活对反应过程的反应温度有严格程序要求。 连续反应器则是物料连续加入，化学反应连续不断地进行，产品不断的取出，是工业生产最常用的一种。一些大型的、基本化工产品的反应器都采用连续的形式。 二、从物料流程的进行方式可分为单程与循环两类 物料在通过反应器后不再进行循环的流程称为单程，当反应的转化率和产率都较高时，可采用单程的排列。如果反应速度较慢，祸首化学平衡的限制，物料一次通过反应器转化不完全，则必须在产品进行分离后，把没有反应的物料与新鲜物料混合后，再送送入反应器进行反应。这种流程称为循环流程。 三、从反应器结构形式可分为釜式、管式、塔式、固定床、流化床、移动床反应器等。 四、从传热情况可分为绝热式反应器和非绝热式反应器[1]。 绝热式反应器与外界不进行热量交换，非绝热式反应器与外界进行热量交换。一般当反
反应釜温度过程控制课程设计
过程控制系统课程课题：反应釜温度控制系统 系另I」：电气与控制工程学院 专业：自动化_____________ 姓名： ________ 彭俊峰_____________ 学号：__________________ 指导教师： _______ 李晓辉_____________ 河南城建学院 2016年6月15日
反应器是任何化学品生产过程中的关键设备，决定了化工产品的品质、品种和生产能力。釜式反应器是一种最为常见的反应器，广泛的应用于化工生产的各个领域。釜式反应器有一些非常重要的过程参数，如：进料流量（进料流量比）、液体反应物液位、反应压力、反应温度等等。对于这些参数的控制至关重要，其不但决定着产品的质量和生产的效率，也很大程度上决定了生产过程的安全性。 由于非线性和温度滞后因素很多，使得常规方法对釜式反应器的控制效果不是很理想。本文以带搅拌釜式反应器的温度作为工业生产被控对象，结合PID 控制方式，选用FX2N-PLC 调节模块，同时为了提高系统安全性，设计了报警和紧急停车系统，最终设计了一套反应釜氏的温度过程控制系统。
1系统工艺过程及被控对象特性选取 被控对象的工艺过程 本设计以工业常见的带搅拌釜式反应器（CSTR）为过程系统被控对象。 反应器为标准3盆头釜，反应釜直径1000mm,釜底到上端盖法兰高度1376mm, 反应器总容积，耐压。为安全起见，要求反应器在系统开、停车全过程中压力不超过。反应器压力报警上限组态值为。反应器的工艺流程如图1-1所示。 S8Q A a珑厲娜口 图1-1釜式反应器工艺流程图 该装置主要参数如表1-1所示。各个阀门的设备参数如表1-2所示，其中，D g为阀门公称直径、K v为国际标准流通能力。 表1-1主要测控参数表
化学反应器自动控制系统设计
目录 摘要.............................................................................................................................III 1 关于化学反应 (1) 2 关于化学反应器 (2) 2.1 反应器的类型 (2) 2.2 反应器的性能指标 (2) 2.3 反应器的控制要求 (2) 3 反应器的控制方案 (4) 3.1 反应器常用的控制方式 (4) 3.2 温度被控变量的选择 (5) 3.3 控制系统的选择 (6) 4 反应器串级系统的控制原理 (9) 4.1 系统方框图 (9) 4.2 系统原理分析 (9) 5 反应器的部分实现 (11) 5.1 原料的比值控制 (11) 5.2 仪器仪表的选择 (12) 6 设计总结与展望 (13) 参考文献 (14)
化学反应器自动控制系统设计 1 关于化学反应 化学反应的本质是物质的原子、离子重新组合，使一种或者几种物质变成另一种或几种物质。化学反应过程具备以下特点： 1) 化学反应遵循物质守恒和能量守恒定律。因此，反应前后物料平衡，总热量也平衡； 2) 反应严格按反应方程式所示的摩尔比例进行； 3) 化学反应过程中，除发生化学变化外，还发生相应的物理等变化，其中比较重要的有热量和体积的变化； 4) 许多反应应需在一定的温度、压力和催化剂存在等条件下才能进行。 此外，反应器的控制方案决定于化学反应的基本规律： 1．化学反应速度 化学反应速度定义为：单位时间单位容积内某一部分A 生成或反应掉的摩尔数，即 t A A Vd dn r 1± = (1-1) 若容积V 为恒值，则有 dt dC dt V dn r A A A ±=± =/ (1-2) 式中 r A ——组分A 的反应速度，mol/m 3·h ； n A ——组分A 的摩尔数，mol ； C A ——组分A 的摩尔浓度，mol/m 3； V ——反应容积，m 3。 2．影响化学反应速度的因素 实验和理论表明，反应物浓度(包括气体浓度，溶液浓度等)对化学反应速度有关键作用。温度对化学反应速度影响较为复杂，最普遍的是反应速度与温度成正比。而对于气相反应或有气相存在的反应，增大压力(压强)会加速反应的进行。化学反应还受催化剂，反应深度等因素的影响，这些都是要在设计反应器是需要考虑的。
微反应器应用领域
微反应器，即“微通道反应器”的简称。顾名思义，微反应器是一种反应物质在微小通道内连续流动、发生反应、同时实现换热的装备。然而，随着精细化工行业对微反应器用于化学品一定规模工业化生产的需求，微反应器通道的不断优化与改进，微反应通道尺寸早已达到毫米级。而我们可以使用它进行很多复杂且危险的实验了，并且成功解决了很多之前使用传统反应器所造成的弊端。而在医药制造领域这个成效是非常显而易见的。下面我们就为大家详细介绍一下。 一、在化工产品生产中的应用 由于香精挥发性高、留香时间短影响终产品的品质，所以香精香料的缓释和控释技术是目前国内外研究的热点和难点。微胶囊香精技术是香精香料的缓释和控释技术中非常重要的一种，主要是指制造固体香精的技术。它是指选择某些特殊材料以物理结合或化学结合与香精分子之间形成一定的包覆关系，从而减缓或控制香精香料在应用中的挥发性，延长香精香料的留香时间。目前商品化的微胶囊香精基本上由三聚氰胺-甲醛的界面聚合反应制得，但是该工艺中存在不少问题——使用了大型反应器、反应时间长、以环境不友好的化合物为原料，而且微胶囊强度不理想导致其储存稳定性不高。 二、微反应技术在化工安全中的应用 特别地，在精细化工领域，微反应技术所具有的优势能极大地提高精细化工过程的本质安全性: 极大的传热系数，能让反应接近等温条件下进行，没有热点的聚集，对于放热量巨大的快速化学反应，控制过程失控具有重大意义; 通过控制通道尺寸小于易燃易爆物质的
临界直径，能有效地阻断自由基的链式反应，从而使爆炸无从发生; 多反应单元线性组合可以保证即使有毒有害物质发生泄漏，泄漏量也非常小，对周围环境和人体健康造成的危害有限，且能在其他单元继续生产的同时予以更换。有研究统计，现阶段微反应技术可应用在20% ～30%的精细化工反应中，提升反应安全性，由于精细化工面宽量多，这已经是一个相当大的应用规模。另外随着基础研究和设备制造的进步，该应用比例还会进一步提高。 微反应技术提高了产品的收率，减少了副产物的产生，降低了能耗，并且微反应器因其微小的反应体积特性，而对试剂消耗量减少。从环保角度来说它可以有效减少化工产业中污染物的排放实现可持续发展。目前，微反应器技术广泛涉猎于精细化研发和生产的各个领域，比如在农药中间体、医药中间体、染料中间体、纳米材料、环保处理、萃取、乳化等等，等多个工业化项目中有较为成功的使用。 上海惠和化德生物科技有限公司，是一家专注于微反应器连续工艺开发及工业化的创新性高科技公司。公司于2015年6月在中国（上海）自由贸易试验区内成立，随着业务的发展，公司于2019年10月整体搬迁至上海化学工业园内。公司上海本部实验室配备十余套微反应器，并与梅特勒托利多共建化学过程联合实验室、与沈阳化工研究院和上海化工研究院共建过程安全联合体、与南大淮安高新技术研究院共建特殊反应实验室等。公司主要服务于国内外精细化工企业，帮助客户进行微反应器连续流工艺咨询与评估、工艺开发、工业化项目投资和管理等。公司立足于客户具体项目，以“以终为始”的项目
高密度和微涡反应器的原理、功能、优劣、特点和应用
1. 高密度反应器 1.1高密度反应器简介 高密度澄清技术是采用泥渣循环的高密度沉淀处理技术，适用于饮用水生产、污水处理、工业废水处理和污泥处理等领域。每座高密度沉淀池工艺区域包括凝聚反应区、絮凝反应区、沉淀区、集水区、污泥循环设备、污泥排放设备等，各区域功能如下： (1) 反应区 反应区分为两个部分：快速混凝搅拌反应池和慢速混凝搅拌反应池。前者可以使反应池内水流均匀混合，并为絮凝和聚合电解质的分配提供所需的动能；后者可以产生扫粒絮凝以获得较大的絮状物，达到沉淀区内的快速沉淀。 (2) 预沉区/浓缩区 为避免冲碎已形成的较大絮状物，已形成的絮状物通过一个较宽的进水口流到沉淀区。为取得更好的沉淀效果，可在沉淀区内设置异向流斜管，并在集水区内的每个集水槽底部设隔板，把斜管部分分成几个单独的水力区，保证斜管下面的水力平衡。 (3) 斜管分离区 在逆流式斜管沉淀区沉淀剩余的矶花。通过固定在清水收集槽下侧的纵向板进行水力分 布。澄清水由一个集水槽系统回收。絮凝物堆积在澄清池的下部，形成的污泥也在这部分区域浓缩，通过刮泥机将污泥收集起来，循环至反应池入口处，剩余污泥排放。 1.2高密度混凝机理 (1) 内筒循环和污泥回流产生均质的絮凝体和高密度的矶花 水流在内筒和外筒之间循环的独特设计，加大了絮体的水力停留时间；浓缩区上部的污 泥回流，增大了反应区中絮体颗粒的碰撞几率。由此形成的高密度矶花具有优良的絮凝沉降 性能和良好的抗冲击性能。 (2) 推流式反应池至沉淀池之间的慢速传输 絮凝区和沉降区的平稳结合过渡，使絮凝后的水平稳慢速地进入沉降区，大部分絮体在 进入斜管前就已经沉降，通过斜管后可进一步降低浊度。 1.3高密度反应器工艺特点 (1) 独特的一体化反应区和水流内筒循环设计，提高了混凝效率。⑵增加了污泥回流装置，提高了反
微电子技术在医学中的应用
微电子技术在医学中的应用 随着科技的迅速发展，和医疗水平息息相关的电子技术应用也越来越广泛。微电子技术的发展大大方便了人们的生活，随着微电子技术的发展，生物医学也在快速的发展，微电子技术过去在医学中的主要是应用于各类医疗器械的集成电路，在未来主要是生物芯片。生物芯片技术在医学、生命科学、药业、农业、环境科学等凡与生命活动有关的领域中均具有重大的应用前景。微电子技术与生物医学之间有着非常紧密的联系。 生物医学电子学是由微电子学、生物和医学等多学科交叉的边缘科学，为使得生物医学领域的研究方式更加精确和科学，所以将电子学用于生物医学领域。在生物医学与电子学交叉作用部分中最活跃、最前沿、作用力最大的一项关键技术就是微电子技术。特别是随着集成电路集成度的提高和超大规模集成电路的发展，元件尺寸达到分子级，进入了分子电子学时代，用有机化合物低分子、高分子和生物分子作芯片，它们具有识别、采集、记忆、放大、开关、传导等功能，更大大促进了医学电子学的发展。 以下将主要从生物医学传感器、植入式电子系统、生物芯片这三个方面结合当前国际上最新进展来介绍两者之间的关系与发展。 一、生物医学传感器 生物医学传感器是连接生物医学和电子学的桥梁。它的作用是把人体中和生物体包含的生命现象、性质、状态、成分和变量等生理信息转化为与之有确定函数关系的电子信息。生物医学传感器技术是生物医学电子学中一项关键的技术，是发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法，也是物质分子水平的快速、微量分析方法。因为生物传感器专一、灵敏、响应快等特点，为基础医学研究及临床诊断提供了一种快速简便的新型方法，在临床医学中发挥着越来越大的作用，意义极为重大。 常见的生物医学传感器主要可分为以下几种：电阻式传感器，电感式传感器，电容式传感器，压电式传感器，热电式传感器，光电传感器以及生物传感器等。 医学领域的生物传感器发挥着越来越大的作用。在临床医学中，酶电极是最早研制且应用最多的一种传感器。利用具有不同生物特性的微生物代替酶，可制成微生物传感器，广泛应用于：药物分析、肿瘤监测、血糖分析等。 生物医学传感器相较于传统医疗方式具有以下特点： 1、生物传感器采用固定化生物活性物质作催化剂，价值昂贵的试剂可以重复多次使用，克服了过去酶法分析试剂费用高和化学分析繁琐复杂的缺点。因此，这一技成本低，在连续使用时，每例测定仅需要几分钱人民币，术在很大程度上减轻病患医疗费用上的负担。
夹套式反应器温度串级控制课程设计
课程设计任务书
中北大学 课程设计说明书 学院：机械与动力工程学院 专业：过程装备与控制工程 题目：夹套式反应器温度串级控制系统设计指导教师：吕海峰职称: 副教授
中北大学课程设计说明书 目录 1、概述 (1) 1.1化学反应器基本介绍 (1) 1.2夹套式反应器控制要求 (2) 2、被控对象特性研究 (3) 2.1建立动态数学模型 (3) 2.2被控变量与控制变量的选择 (6) 2.3夹套式反应器扰动变量 (6) 3、控制系统方案确定 (7) 3.1主回路的设计 (8) 3.2副回路的设计 (8) 4、过程检测仪表的选型 (9) 4.1测温检测元件及变送器 (9) 4.2主、副控制器正、反作用的选择 (12) 4.3控制系统方框图 (13) 5、系统仿真，分析系统性能 (13) 5.1各个环节传函及参数确定 (13) 5.2控制系统的仿真及参数整定 (14) 5.3 系统性能分析 (17) 6、课程设计总结 (18) 7、参考文献 (19)
1 概述 1.1化学反应器的基本介绍 反应器（或称反应釜）是化工生产中常用的典型设备，种类很多。化学反应器在结构、物料流程、反应机理、传热、传质等方面存在差异，使自控的难易程度相差很大，自控方案差别也比较大。 化学反应器可以按进出物料状况、流程的进行方式、结构形式、传热情况四 个方面分类： 一、按反应器进出物料状况可分为间歇式和连续式反应器 通常将半连续和间歇生产方式称为间歇生产过程。间歇式反应器是将反应物 料分次获一次加入反应器中，经过一定反应时间后取出反应中所有的物料，然后重新加料在进行反应。间歇式反应器通常适用于小批量、多品种、多功能、高附加值、技术密集型产品的生产，这类生产反应时间长活对反应过程的反应温度有严格程序要求。 连续反应器则是物料连续加入，化学反应连续不断地进行，产品不断的取出，是工业生产最常用的一种。一些大型的、基本化工产品的反应器都采用连续的形式。 二、从物料流程的进行方式可分为单程与循环两类 物料在通过反应器后不再进行循环的流程称为单程，当反应的转化率和产率都较高时，可采用单程的排列。如果反应速度较慢，祸首化学平衡的限制，物料一次通过反应器转化不完全，则必须在产品进行分离后，把没有反应的物料与新鲜物料混合后，再送送入反应器进行反应。这种流程称为循环流程。 三、从反应器结构形式可分为釜式、管式、塔式、固定床、流化床、移动床反应器等。 四、从传热情况可分为绝热式反应器和非绝热式反应器[1]。 绝热式反应器与外界不进行热量交换，非绝热式反应器与外界进行热量交换。一般当反应过程的热效应大时，必须对反应器进行换热，其换热方式有夹套式、蛇管式、列管式等。如今用的最广泛的是夹套传热方式，且采用最普通的夹套结构居多。随着化学工业的发展，单套生产装置的产量越来越大，促使了反应设备的大型化。也大大促进了夹套反应器的反展。 夹套式反应器是一类重要的化工生产设备，由于化学反应过程伴有许多化学和物理现象以及能量、物料平衡和物料、动量、热量和物质传递等过程，因此夹套反应器操作一般都比
微反应器技术的应用
过程强化技术 结业论文 论文题目：微反应器技术及其在有机反应中的应用姓名：姜炜 学号：10110494 学院：化工学院 班级：循环110
摘要 近年来，微反应器技术已逐渐成为国际化工技术领域的研究热点。该文介绍了微反应技术的研究进展；阐明了微反应器的特殊优势；分析了微反应器适合的化学反应；列举了大量微反应器在有机化学中应用的成功案例。 关键词：微反应器，有机氧化，有机合成
Abstract As an emerging technology,micro-reaction technology is becoming an increasing hot spot in the global chemical industry.The advances of this technology are introduced. This paper demonstrates the superior advantage of micro-reactor,types of chemical reactions that could benefit from the micro-reactor are discussed.In the major part of this paper,many successful applications of micro-reaction technology are presented. Keywords: micro-reactor,oxidation of organic,organic synthesis
目录 1 微反应器的分类............................. 错误！未定义书签。 1.1 气固相催化反应器 (2) 1.2 液液相微反应器................................... 错误！未定义书签。 1.3 气液相微反应器................................... 错误！未定义书签。 1.4 气液固三相微反应器 (3) 1.5 电化学和光化学微反应器 (3) 2 微反应器的反应特征 (4) 2.1 反应温度能够精确控制 (4) 2.2 物料能够精确比例................................. 错误！未定义书签。 2.3 反应时间的精确控制 (4) 2.4 小试工艺能力可以直接放大 (4) 2.5 有着良好的操作性 (4) 2.6 结构安全性 (5) 3 微反应器适合的反应类型 (6) 3.1 放热剧烈的反应 (6) 3.2 反应物或产物不稳定的反应 (6) 3.3 对反应物配比要求很严的快速反应 (6) 3.4 危险化学反应以及高温高压反应 (6) 3.5 纳米材料及需要产物均匀分布的颗粒形成反应或聚合反应 (7) 4 反应器的优点总结 (8) 4.1 温度控制 (8) 4.2 反应器体积 (8) 4.3 转化率和收率 (8) 4.4 安全性能 (8) 4.5 放大问题 (9) 5 微反应器在有机氧化反应中的应用 (10) 5.1 低温Swern氧化反应 (10) 5.2 高温硝化反应 (11) 6 微反应器在有机合成方面的应用 (14) 7 结语 (18) 8 参考文献 (19)
微反应器介绍及其研究进展
化工学术讲座课程论文 题目微反应器介绍及其研究进展 学号 姓名 成绩 老师签名 定稿日期：2015 年12 月20 日
微反应器介绍及其研究进展 摘要：近年来，随着微尺度下“三传一反”研究的进展，微尺度流体的性能得到了深入揭示，微反应器技术也被广泛应用于科学研究和工业生产领域。本文系统介绍了微反应器的结构特点、性能优势、研究进展，进而分析了微反应器的发展方向。 关键字：微反应器；微反应技术 1 引言 进入21世纪，化工过程向着更为绿色、安全、高效的方向发展，而新工艺、新设备、新技术的开发对于化工过程的进步是十分重要的。在这样的背景下，微化工系统的出现吸引了研究者和生产者的极大关注。微化工系统并非简单的微小型化工系统，而是指带有微反应或微分离单元的新型化工系统。在微化工系统中，微反应器是重要的核心之一。 “微反应器(microreactor)” 最初是指一种用于催化剂评价和动力学研究的小型管式反应器，其尺寸约为10 mm。随着本来发展用于电路集成的微制造技术逐渐推广应用于各种化学领域，前缀“micro”含义发生变化，专门修饰用微加工技术制造的化学系统。此时的“微反应器”是指用微加工技术制造的一种新型的微型化的化学反应器，但由小型化到微型化并不仅仅是尺寸上的变化，更重要的是它具有一系列新特性，随着微加工技术在化学领域的推广应用而发展并为人所重视。 现在所说的微反应器一般是指通过微加工技术制造的带有微结构的反应设备，微反应器内的流体通道或者分散尺度在微米量级[1]，而微反应器的处理量则依据其应用目的的不同达到从数微升/分钟到数万立方米/年的规模。近年来与微反应器相关的流动、混合、反应等方向的研究工作发展十分迅速，带动了微反应器技术的快速发展。 微反应器内流体的存在状态不同于传统的反应器，其内部流体的流动或分散尺度在1μm到1mm之间，这种流体被称为微流体。微流体相对于常规尺度的流体具有一定的特殊性, 主要体现在流体力学规律的变化、传递过程的强化、固有的安全性以及良好的可控性等。目前，微反应器已经被广泛应用于化学、化工、
管式反应器课程设计
化学化工学院 化工专业课程设计 设计题目：管式反应器设计 化工系
化工专业课程设计——设计文档质量评分表（100分） 评委签名: 日期：
目录 绪论 .........................................................错误!未定义书签。1设计内容与方法介绍..........................................错误!未定义书签。 反应器设计概述............................................错误!未定义书签。 设计内容..................................................错误!未定义书签。 生产方法介绍..............................................错误!未定义书签。 反应器类型特点............................................错误!未定义书签。 反应器选择及操作条件说明..................................错误!未定义书签。2工艺计算....................................................错误!未定义书签。 主要物性数据..............................................错误!未定义书签。 计算，确定管长，主副反应收率.............................错误!未定义书签。 管数计算..................................................错误!未定义书签。3压降计算公式................................................错误!未定义书签。4催化剂用量计算..............................................错误!未定义书签。5换热面积计算................................................错误!未定义书签。6反应器外径计算..............................................错误!未定义书签。7壁厚计算....................................................错误!未定义书签。 8 筒体封头计算................................................错误!未定义书签。9管板厚度计算................................................错误!未定义书签。10设计结果汇总...............................................错误!未定义书签。11设计小结...................................................错误!未定义书签。
微电子技术及其应用
微电子技术及其应用 041050107陈立 一、微电子技术简介 如今，世界已经进入信息时代，飞速发展的信息产业是这个时代的特征。而微电子技术制造的芯片则是大量信息的载体，它不仅可以储存信息，还能处理和加工信息。因此，微电子技术在如今已是不可或缺的生活和生产要素。 微电子学是研究在固体（主要是半导体）材料上构成的微小型化电路、电路及系统的电子学分支。 作为电子学的分支学科，它主要研究电子或粒子在固体材料中的运动规律及其应用，并利用它实现信号处理功能的科学，以实现电路的系统和集成为目的，实用性强。微电子学又是信息领域的重要基础学科，在这一领域上，微电子学是研究并实现信息获取、传输、存储、处理和输出的科学，是研究信息获取的科学，构成了信息科学的基石，其发展水平直接影响着整个信息技术的发展。微电子科学技术的发展水平和产业规模是一个国家经济实力的重要标志。 微电子学是一门综合性很强的边缘学科，其中包括了半导体器件物理、集成电路工艺和集成电路及系统的设计、测试等多方面的内容；涉及了固体物理学、量子力学、热力学与统计物理学、材料科学、电子线路、信号处理、计算机辅助设计、测试和加工、图论、化学等多个领域。 微电子学是一门发展极为迅速的学科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微电子学发展的方向。信息技术发展的方向是多媒体（智能化）、网络化和个体化。要求系统获取和存储海量的多媒体信息、以极高速度精确可靠的处理和传输这些信息并及时地把有用信息显示出来或用于控制。所有这些都只能依赖于微电子技术的支撑才能成为现实。超高容量、超小型、超高速、超高频、超低功耗是信息技术无止境追求的目标，是微电子技术迅速发展的动力。 微电子学渗透性强，其他学科结合产生出了一系列新的交叉学科。微机电系统、生物芯片就是这方面的代表，是近年来发展起来的具有广阔应用前景的新技术。 二、微电子技术核心—-集成电路技术 集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，这样，整个电路的体积大大缩小，且引出线和焊接点的数目也大为减少，从而使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”。 集成电路的分类 1．按功能结构分类 集成电路按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路 模拟集成电路又称线性电路,用来产生、放大和处理各种模拟信号（指幅度随时间变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等），其输入信号和输出信号成
微反应器和微化工技术
微反应器和微化工技术 最近在做使用微反应器进行有机合成的试验，觉得下面这篇短文很有参考价值，拿来与大家分享！ 利用微反应器进行化学合成的可能性优势和成本分析 Johannes Gutenberg University Mainz Chemistry and Pharmaceutics Institute of Organic ChemistryProf. Dr. Holger Loewe 多年来的实验结果表明，利用微反应器实现化学反应能显著提高产物的收率与选择性。这种反应器最初时作为实验室分析设备，应用于生物诊断，药物合成和组合材料科学的研究。在一个密闭的内部尺寸从几微米到几百微米的微结构反应器内进行化学或生化反应，这种反应器的内部尺寸并不需要尽可能的小，而是根据化学反应本身的需要来确定。按照这种思路进行思考，是对化工工艺模式的一种转变。自从一些特殊的反应器能使化学反应速率接近他们的动力学极限，就不再需要原来那些为了使化学过程适应固有设备的调整手段，如添加溶剂，沸点的受热限制，缓慢且不规则的搅拌混合。“调整设备去适应化学反应过程而不是相反，调整化学反应条件去适应设备” 是微化工工艺的基本理念。基于这个理念，微反应器内部的结构要根据化学过程本身来调节，因此它们可能没必要是“微”的。 一般来说，微反应器常用在连续流动体系。其优点集中体现在以下几个方面：传质传热效率高，返混几率小以及能更好的控制反应温度和停留时间。由于能够改变化学反应的激烈程度，因此在高温，高压和难实现过程体系的应用过程中，微结构反应器要强于传统常规的批反应斧。如果一个化学过程能在单个微通道中实现，那么这个反应过程就能通过简单的微通道的数量放大，达到工业生产规模。 依据动力学和热力学需要，内部腔体的大小，如通道的尺寸范围能从几微米大到几毫米。有时，一些自由的流动方式例如通过较窄直径范围的碰撞射流也可以应用于微反应过程。基于这个理念，微反应器不只是由成百上千的微通道组成的反应器，而是一种能通过形成特殊流体形态来促进流体传质传热的设备。因此，不管微反应器的大小像信用卡，鞋盒，还是更大，其内部的“微”才是最关键的。微反应器可能实现的过程 用传统的釜式反应器，反应放出的热量不能及时的释放，反应温度不能精确控制。因此反应速度常常被人为的加以限制，否则可能会发生爆炸。 利用微反应器能克服釜式反应器的缺点。如果关于微反应器的这个预言是正确的，那么这将是对化工工艺的一次彻底的改革。这种新化工工艺必然会有广阔的应用前景。许多学术报道都做了传统反应器与微反应器的比较，并发现应用微反应器比传统反应器更能强化反应过程。下面这些应用微化工工艺的例子的详细说明都在参考文献中能够找到。 苯基硼酸的合成 (Clariant / 法兰克福) 偶氮染料Yellow 12的制备 (Trustchem / 杭州) 合成过氧化氢 (UOP / 芝加哥) 硝基甘油的生产工艺（西安惠安集团 / 西安） 2-乙酰基四氢呋喃的合成 (SK Corporation / Daejeon) 抗生素喹诺酮中间体的合成(LG Chem / Daejeon)
微反应器技术在精细化工中应用的体会
在2019年10月31日在苏州举行的第四届中国国际化工过程安全研讨会中。国家应急管理部副部长召集相关学者和各公司代表就“提升化工行业本质安全水平、推进化工过程安全管理、防范化工重大安全风险”等话题进行座谈。马博士作为微反应技术领域的代表参加座谈，并发言。以下是根据马博士发言稿整理内容。 尊敬的孙部长，各位领导，各位专家，下午好！ 我们是一家致力于微反应连续化工艺开发与工业化放大服务的公司。刚才卫教授（注：天津大学卫宏远教授）说，精细化工的研发和工程化存在严重脱节。同样的，微反应技术的研发与工程化，也存在脱节。我们的在做的事，就是为了打通这个环节。
我今天想简单谈谈我对微反应器技术在精细化工中应用的一点体会。主要有两个方面的内容，一是，如何看待微反应器技术；二是，微反应器技术应用推广的困局。 一、如何正确看待微反应器技术 现如今，我们化学化工行业的同仁如果还没有听说过微反应的，那基本就out了。在如此广泛的认知度的情况下，对微反应器的真正理解却不够客观和公正。有人觉得微反应是神器，包治百病；有人觉得微反应没用，是一个噱头。这两种观点当然都有失偏颇。 微反应器技术，作为一种过程强化的流动化学技术，它仍然要遵从化工过程的“三传一反”。只不过，他的实现方式方法、参数范围出现了变化。而我们要处理的化学反应千变万化、各有不同。因此，微反应技术在化工生产中就存在着一定适用性的问题。它绝对不是一个颠覆性的完全替代技术，它是一个现有技术的补充技术。所以，希望全面的用微反应器来代替传统反应釜的想法，目前仍是不切实际的。我举个例子，比如硝化反应。硝化反应是我们都非常头疼的高危工艺。我记得2017年的时候，我们沈阳院程总（注：沈阳化工研究院总工程师程春生博士）问我，大概有多少比例的硝化反应可以用微反应呢？我经过调研，给出的答案是60-70%的硝化反应可以用微反应器技术。但是这个答案没有实操性，到底哪些可以用，哪些不能用呢？针对这个问题，我经过了差不多两年的论证、和实验，有了相对准确的判断指标。今天下午我在大会上的报告就会讲到这个问题。
微电子技术的发展
微 电子技术的发展 摘要：微电子技术是科技发展到一定阶段的时代产物，是对当今社会经济最具影响力的高新技术之一。本文主要对微电子技术的概念、发展及其在社会各大产业中的应用进行了浅析的探讨。 【关键词】微电子技术发展应用 微电子技术的核心技术是半导体集成电路，微电子技术的发展及应用影响我们生产生活的方方面面。对促使经济发展，人类的进步有着巨大的影响力。随着社会经济的发展，为了达到社会经济的发展对微电子技术的需求，实现社会经济在技术支持下快捷稳定发展，我们必须要不断地对微电子技术进行优化和改进，积极地探索更深层次的微电子技术知识，使微电子技术更好地服务于社会经济发展。相信微电子技术不仅是在当今，乃至未来社会发展中微电子技术必将是促使社会发展进步的主导产业。 1微电子技术的概念 微电子技术是信息化时代最具代表性的高新技术之一，它的核心技术半导体集成电路技，术由电路设计、工艺技术、检测技术、材料配置以及物理组装等购置技术体系。微电子技术基于自身集成化程度高，反应敏捷、占用空间较小等优势特点目前在有关涉及电子产业中得以广泛的应用。 2 微电子技术的发展现状 国外微电子的发展 自1965年发明第一块集成电路以来，特别是过去的十年中，全球微电子产业一直处于高速发展的时期，推动着信息产业的高速发展。集成电路产业及其产
品是带动整个经济增长的重要因素。集成电路已发展到超大规模和甚大规模、深亚微米μm)精度和可集成数百万晶体管的水平，现在已把整个电子系统集成在一个芯片上。人们认为：微电子技术的发展和应用使全球发生了第三次工业革命。1965年，Intel公司创始人之一的董事长Gorden Moore在研究存贮器芯片上晶体管增长数的时间关系时发现，每过18～24个月，芯片集成度提高一倍。这一关系被称为穆尔定律(Moores Law)，一直沿用至今。自从20 世纪50 年代后期集成电路问世以来, 就一直追求在芯片上有更多的晶体管, 能够完成更多的功能, 从一代到下一代芯片的基本价格变化却很小, 这是由于较高的集成度导致完成每项功能的价格降低。这是驱动芯片发展的最基本动力。现在还在向更小的工艺发展。技术飞速的进步, 促使人们不断探究现代半导体器件最终的物理极限。 国内微电子发展 早在1965年，我国的集成电路就开始起步，而此时世界上最著名的芯片制造商英特尔还没有成立。由于体制等众多的原因，我国在这一领域与国外差距越来越大。目前，我国集成电路产业已具备了一定的发展规模，形成了从电路设计、芯片制造和电路封装三业并举，与集成电路有关的主要材料、测试设备、仪器等支持业也相继配套发展，在地域上呈现相对集中的格局，京津、苏浙沪、粤闽地区成为集成电路产业较为发达的区域。。我国集成电路设计业在过去的几年中有了长足的进步，高等院校、科研院所、企业从事集成电路设计的单位越来越多。然而国内集成电路设计企业规模，设计人员的平均数量还未达到国际同类公司的水平。随着信息时代的到来，微电子技术得以快速发展，在信息时代中扮演中重要角色，是影响时代发展的关键技术之一。从微电子技术的发展历程来看，上世纪五十年代贝尔实验室发明了晶体管，晶体管的面世标志着微电子技术的诞生。在随后的几年内经过科学家的不断努力，又发明了集成电路。集成电路的发明为后来的微型计算机的发明奠定了坚实的技术基础。直至上世纪七十年代，集成电路在微型计算机中的成功应用，标志着微电子技术的发展达到了空前的高度。随
夹套式反应器温度比值控制方案设计
夹套式反应器温度比值控制 方案设计 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
目录 一.概述……………………………………………………………2-6页 化学反应器的基本介绍………………………………… 2-3页 夹套式反应器的控制要求…………………………………3 页 夹套式反应器的扰动变量………………………………3-4页 基本动态方程式…………………………………………4-6页 二．控制系统方案的确定…………………………………………6-7页三．控制系统设计…………………………………………………7-18页 被控变量和控制变量的选择………………………………7-8页主、副回路的设计…………………………………………8-9页 现场仪表选型………………………………………………9-12页 主、副控制器正反作用选择………………………………12-13页控制系统方框图……………………………………………13页 分析被控对象特性及控制算法的选择……………………13-14页控制系统整定及参数整定…………………………………14-18页四．课程设计总结……………………………………………………18页五．结束语……………………………………………………………18页六．参考文献…………………………………………………………19页
一概述 化学反应器的基本介绍 反应器（或称反应釜）是化工生产中常用的典型设备，种类很多。化学反应器在结构、物料流程、反应机理、传热、传质等方面存在差异，使自控的难易程度相差很大，自控方案差别也比较大。 化学反应器可以按进出物料状况、流程的进行方式、结构形式、传热情况四 个方面分类： 一、按反应器进出物料状况可分为间歇式和连续式反应器 通常将半连续和间歇生产方式称为间歇生产过程。间歇式反应器是将反应物 料分次获一次加入反应器中，经过一定反应时间后取出反应中所有的物料，然后重新加料在进行反应。间歇式反应器通常适用于小批量、多品种、多功能、高附加值、技术密集型产品的生产，这类生产反应时间长活对反应过程的反应温度有严格程序要求。 连续反应器则是物料连续加入，化学反应连续不断地进行，产品不断的取出，是工业生产最常用的一种。一些大型的、基本化工产品的反应器都采用连续的形式。 二、从物料流程的进行方式可分为单程与循环两类 物料在通过反应器后不再进行循环的流程称为单程，当反应的转化率和产率都较高时，可采用单程的排列。如果反应速度较慢，祸首化学平衡的限制，物料一次通过反应器转化不完全，则必须在产品进行分离后，把没有反应的物料与新鲜物料混合后，再送送入反应器进行反应。这种流程称为循环流程。 三、从反应器结构形式可分为釜式、管式、塔式、固定床、流化床、移动床反应器等。 四、从传热情况可分为绝热式反应器和非绝热式反应器[1]。 绝热式反应器与外界不进行热量交换，非绝热式反应器与外界进行热量交换。一般当反应过程的热效应大时，必须对反应器进行换热，其换热方式有夹套式、蛇管式、列管式等。如今用的最广泛的是夹套传热方式，且采用最普通的夹套结构居多。随着化学工业的发展，单套生产装置的产量越来越大，促使了反应设备的大型化。也大大促进了夹套反应器的反展。 夹套式反应器是一类重要的化工生产设备，由于化学反应过程伴有许多化学和物理现象以及能量、物料平衡和物料、动量、热量和物质传递等过程，因此夹套反应器操作一般都比较复杂，夹套反应器的自动控制就尤为重要，他直接关系到产品的质量、产量和安全生产。