上一期我們說了噴射式反應器的技術原理，這一期我們來說一說它的優(yōu)點與適用范圍。其實上一講我們已經說過這個反應器的優(yōu)點，那就是流程靈活，容易組織，另外就是氣液反應的效率非常高。由于在噴射器的噴管內氣體與液體能夠達到非常快速劇烈的混合，氣液傳質的過程被充分加強，這導致部分在攪拌釜內反應緩慢的過程可以快速進行。對于氣液傳質控制的反應，實際反應速率普遍可以快5-10倍。也就是說原本十幾個小時的反應時間可以被壓縮到2-3小時。強化了的氣液傳質過程就沒有必要采用高的反應壓力，因此對于有些流程在產能要求較低的條件下，也可以采用低壓流程，這就避免了高壓反應帶來的一系列安全問題。

噴射式反應器本質上來說還是一個瞬時過程，因為氣液接觸只發(fā)生在喉管處，如果反應是氣液控制過程，實際反應也主要發(fā)生在喉管處。而反應物通過喉管的時間是非常短暫的，這就帶來一個好處那就是反應不容易過度。這里我拿氯化反應舉個例子，做一個氯化反應很多情況下我們需要的是中間產物，也就是一氯或二氯取代物，但實際上從反應動力學的角度說，如果氯化繼續(xù)進行還會生成多氯取代物甚至焦油，那這個反應過程就沒有意義了。對于這種過程我們必須控制氣液接觸過程恰到好處，時間長了不行，而這種情況下瞬時接觸過程的優(yōu)勢就體現出來了。因此我們常常能聽說采用噴射反應器之后反應的選擇性有所提高，正是這個道理。當然最為理想的是一步反應為傳遞控制過程，后續(xù)反應為反應控制過程，這種情況多見于選擇性加氫或氧化。

從目前的主流流程組織上來看，現在的噴射式反應器可以分為兩種。液體在整個反應過程中僅一次通過噴射器的就是所謂單程式。液體多次通過噴射器并反復進行循環(huán)的就是多程式也就是現在一些企業(yè)說的回路反應器。可以說這兩種流程組織形勢適用的流程是截然不同的，而這兩個流程組織也具有一定的互補性，我這里分開來說一下。

對于單程式反應器，主要的特點就是結構簡單，可以與管道反應器結合，投資設備成本都非常低。整個體系中沒有攪拌器以及循環(huán)泵之類的動部件，設備密封不是問題，因此可以達到很高的操作溫度壓力，在體系內加入也可以加入固體催化劑，或者是在后續(xù)管道上使用負載型催化劑。對于強放熱反應，物料經過噴射器后可以直接進入換熱器冷卻，防止一些產品因為溫度過高而變質。單程式噴射式反應器優(yōu)點非常明顯，生產改造非常容易，但非常遺憾的就是適用范圍特別狹窄。因為單程式反應器要求反應物一次經過噴射器的時候就完成反應過程，并達到較高的轉化率。這就要求反應過程中要么氣體在液體中溶解度非常大，液體經過噴射器的時候迅速完成氣體吸收，溶解于液體中的氣體在后續(xù)過程中與底物反應。要么本身反應速度非常快，在通過噴射器的過程中將底物完全轉化為反應產物。但非常遺憾的是，具備這兩個反應特征的氣液反應實際上在過程中并不多見。比較常見的例子就是純堿工業(yè)中的氨氣吸收，以及環(huán)保行業(yè)中的臭氧投加，很多我們想改進的加氫或者氧化過程不在此類。

對于回路式反應器，由于采用循環(huán)泵將底物不斷進行循環(huán)因此這個體系類似于反應釜，適用范圍更加廣泛。因為物料在反應體系內的停留時間可以控制因此適合于需要較長反應時間的過程。實際組織流程的時候，可連續(xù)可間歇，還可以多臺并聯，進一步擴大其使用范圍。另外就是供氣方式較傳統(tǒng)的鼓泡反應器有優(yōu)勢，傳統(tǒng)鼓泡反應器將氣體吹入反應釜內部，鼓泡過程中不可避免地導致溶劑被氣體帶出反應系統(tǒng)，這樣一來就會形成廢氣，后續(xù)還有配置廢氣處理單元。但是噴射式反應器由于氣體是自吸進入反應體系的，所以系統(tǒng)可以全封閉，不存在廢氣的排出問題。

當然回路式噴射反應器也有比較大的局限，這個局限在于裝備上。由于需要對液體進行循環(huán)，自然需要配置循環(huán)泵，這個循環(huán)泵由于直接與反應物料接觸，因此運行條件是非常苛刻的。比如對于一般的氣液反應一般都需要較高的溫度與壓力下運行，因此導致這個循環(huán)泵的操作溫度與密封壓力都在很高的水平上。另外氣液反應有時候還要有催化劑，設計不好的情況下部分氣泡也有可能被吸進循環(huán)泵，因襲這個循環(huán)泵是一個液固兩相泵甚至是氣液固三相泵。考慮到國內泵的加工水準，我的一個觀點就是操作壓力在2MPa，操作溫度150攝氏度以上，采用硬質催化劑的流程不適宜采用回路式反應器。當然考慮到氣液過程強化后壓力降低的因素，實際生產過程中大于2MPa的流程也可以嘗試，但總體而言如非國內泵加工制造出現進步，不建議做高溫高壓流程。從這個問題上來看，有時候過程強化也是一個系統(tǒng)性科學，有時候還需要依靠機械以及自動化的其他技術輔助。

關于噴射式氣液傳質強化設備就介紹到這里，下一期中我們來說說超重力技術。

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