第四章间歇反应
一、工艺流程简介
间歇反应过程在精细化工、制药、催化剂制备、染料中间体等行业应用广泛。本间歇反应的物料特性差异大；多硫化钠需要通过反应制备；反应属放热过程，由于二硫化碳的饱和蒸汽压随温度上升而迅猛上升，冷却操作不当会发生剧烈爆炸；反应过程中有主副反应的竞争，必须设法抑制副反应，然而主反应的活化能较高，又期望较高的反应温度。如此多种因素交织在一起，使本间歇反应具有典型代表意义。
在叙述工艺过程之前必须说明，选择某公司有机厂的硫化促进剂间歇反应岗位为参照，目的在于使本仿真培训软件更具有工业背景，但并不拘泥于该流程的全部真实情况。为了使软件通用性更强，对某些细节作了适当的变通处理和简化。
有机厂缩合反应的产物是橡胶硫化促进剂DM的中间产品。它本身也是一种硫化促进剂，称为M，但活性不如DM。
DM是各种橡胶制品的硫化促进剂，它能大大加快橡胶硫化的速度。硫化作用能使橡胶的高分子结构变成网状，从而使橡胶的抗拉断力、抗氧化性、耐磨性等加强。它和促进剂D合用适用于棕色橡胶的硫化，与促进剂M合用适用于浅色橡胶硫化。
本间歇反应岗位包括了备料工序和缩合工序。基本原料为四种：硫化钠（Na2S）、硫磺（S）、邻硝基氯苯（C6H4ClNO2）及二硫化碳（CS2）。
备料工序包括多硫化钠制备与沉淀，二硫化碳计量，邻氯苯计量。
1．多硫化钠制备反应
此反应是将硫磺（S）、硫化钠（Na2S ）和水混合，以蒸汽加热、搅拌，在常压开口容器中反应，得到多硫化钠溶液。反应时有副反应发生,此副反应在加热接近沸腾时才会有显著的反应速度。因此，多硫化钠制备温度不得超过85℃。
多硫化钠的含硫量以指数n表示。实验表明，硫指数较高时，促进剂的缩合反应产率提高。但当n增加至4时，产率趋于定值。此外，当硫指数过高时，缩合反应中析出游离硫的量增加，容易在蛇管和夹套传热面上结晶而影响传热，使反应过程中压力难于控制。所以硫指数应取适中值。
2．二硫化碳计量
二硫化碳易燃易爆，不溶于水，密度大于水。因此，可以采用水封隔绝空气保障安全。同时还能利用水压将储罐中的二硫化碳压至高位槽。高位槽具有夹套水冷系统。3．邻硝基氯苯计量
邻硝基氯苯熔点为31.5℃，不溶于水，常温下呈固体状态。为了便于管道输送和计量，必须将其熔化，并保存于具有夹套蒸汽加热的储罐中。计量时，利用压缩空气将液态邻硝基氯苯压至高位槽，高位槽也具有夹套保温系统。
4．缩合反应工序
缩合工序历经下料、加热升温、冷却控制、保温、出料及反应釜清洗阶段。
邻硝基氯苯、多硫化钠和二硫化碳在反应釜中经夹套蒸汽加入适度的热量后，将发生复杂的化学反应，产生促进剂M的钠盐及其副产物。缩合反应不是一步合成，实践证明还伴
有副反应发生。缩合收率的大小与这个副反应有密切关系。当硫指数较低时，反应是向副反应方向进行。主反应的活化能高于副反应，因此提高反应温度有利于主反应的进行。但在本反应中若升温过快、过高，将可能造成不可遏制的爆炸而产生危险事故。
保温阶段之目的是尽可能多地获得所期望的产物。为了最大限度地减少副产物的生成，必须保持较高的反应釜温度。操作员应经常注意釜内压力和温度，当温度压力有所下降时，应向夹套内通入适当蒸汽以保持原有的釜温、釜压。
缩合反应历经保温阶段后，接着利用蒸汽压力将缩合釜内的料液压入下道工序。出料完毕，用蒸汽吹洗反应釜，为下一批作业做好准备。本间歇反应岗位操作即告完成。
二、流程图说明
间歇反应工艺流程图6-1说明如下。
图6-1 间歇反应流程图画面
R1是敞开式多硫化钠反应槽。用手操阀HV-1加硫化钠（假定是流体，以便仿真操作），用手操阀HV-2加硫磺（假定是流体，以便仿真操作），用手操阀HV-3加水，用HV-4通入直接蒸汽加热。反应槽设有搅拌，其电机开关为M01。反应槽液位由H-1指示，单位是米（m），温度由T1指示。R1中制备完成的多硫化钠通过泵M3打入立式圆桶形沉淀槽F1。液位由H-2指示，单位m。经沉淀的多硫化钠清液从F1沉淀层的上部引出，通过泵M4及出口阀V16打入反应釜R2。F1中的固体沉淀物从底部定期排污。
F2是邻硝基氯苯原料的卧式储罐。为了防止邻硝基氯苯在常温下凝固，F2设有蒸汽夹
套保温。物料液位由H-4指示，单位m。F2顶部设压缩空气管线，手操阀HV-5用于导入压缩空气，以便将邻硝基氯苯压入高位计量槽F4。F2顶还设有放空管线和放空阀V6，当压料完成时泄压用。插入F2罐底的管线连接至邻硝基氯苯计量槽F4的顶部。手操阀HV-7用于调节邻硝基氯苯上料流量。F4设料位指示H-5，单位m。F4顶有通大气的管线，防止上料及下料不畅。F4的1.2 m高处设溢流管返回收罐，用于准确计量邻硝基氯苯。F4亦用蒸汽夹套保温。下料管经阀门V12和V15连接反应釜R2。为防止邻硝基氯苯凝固堵管，设蒸汽吹扫管线，V11为吹扫蒸汽阀门。
F3是二硫化碳原料的卧式储罐。为了防止二硫化碳挥发逸出着火爆炸，利用二硫化碳比水重且不溶于水的特性，F3设有水封。二硫化碳液位由H-6指示，单位m。F3顶部设自来水管线，手操阀HV-9用于导入有压自来水，以便将二硫化碳压入高位计量槽F5。F3顶还设有泄压管线和泄压阀V8，当压料完成时泄压用。插入F3罐底的管线连接至二硫化碳计量槽F5的顶部。手操阀HV-10用于调节二硫化碳上料流量。F5设料位指示H-7，单位m。F5顶有通大气的管线，防止上料及下料不畅。F5的1.4 m高处设溢流管返回收罐，用于准确计量二硫化碳。F5用冷却水夹套降温，防止二硫化碳挥发逸出燃烧爆炸。下料管经阀门V14和V15连接反应釜R2。为防止下料管线温度高导致二硫化碳挥发逸出，设冷却水管线，V13为冷却水阀门。
反应釜R2是本间歇反应的主设备。为了及时观察反应状态，R2顶部设压力表P，单位MPa。设釜内温度表T，单位℃，料位计H-3，单位m。反应釜夹套起双重作用。在诱发反应阶段用手操阀门HV-17通蒸汽加热；在反应诱发后用手操阀门HV-18通冷却水降温。反应釜内设螺旋蛇管，在反应剧烈阶段用于加强冷却，冷却水手操阀门为HV-19。冷却水管线与多级高压水泵出口相连。高压泵出口阀为V25，电机开关为M05。插入反应釜底的出料管线经阀门V20至下一工序。为了防止反应完成后出料时硫磺遇冷堵管，自V20至釜内的管段由阀门V24引蒸汽吹扫。自V20至下工序的管段由阀门V22引蒸汽吹扫。阀门V23引蒸汽至反应釜上部汽化空间，用于将物料压至下工序。釜顶设放空管线，手操阀门HV-21为放空阀。V26是反应釜的安全阀。温度计T2、T3分别为夹套与蛇管出水测温计。
软件各画面（见图6-1、图6-2和图6-3）中的设备、阀门及仪表分列如下。
1．工艺设备
R1 多硫化钠制备反应器 R2 缩合反应釜
F1 多硫化钠沉淀槽 F2 邻硝基氯苯储罐
F3 二硫化碳储罐 F4 邻硝基氯苯计量槽
F5 二硫化碳计量槽 M1 多硫化钠制备反应器搅拌电机
M2 缩合反应釜搅拌电机 M3 多硫化钠输送泵1电机
M4 多硫化钠输送泵2电机 M5 高压水泵电机
2．指示仪表
P 反应釜压力 MPa T 反应釜温度℃
T1 多硫化钠制备反应温度℃ T2 夹套冷却水出口温度℃
T3 蛇管冷却水出口温度℃ H-1 多硫化钠制备反应器液位 m
H-2 沉淀槽液位 m H-3 缩合釜液位 m
H-4 邻硝基氯苯储罐液位 m H-5 邻硝基氯苯计量槽液位 m
H-6 二硫化碳储罐液位 m H-7 二硫化碳计量液位 m
PS 主蒸汽压力 MPa PW 冷却水压力 MPa
PG 压缩空气压力 MPa PJ 当夹套加热时蒸汽压力 MPa
CD 主产物浓度 mol/L CE 副产物浓度 mol/L 3．手操器
HV-1 液态硫化碱阀 HV-2 液态硫阀
HV-3 水阀 HV-4 蒸汽加热阀
HV-5 压缩空气阀 HV-7 邻硝基氯苯储罐出口阀
HV-9 自来水阀 HV-10 二硫化碳储罐出口阀
HV-17 夹套蒸汽加热阀 HV-18 夹套水冷却阀
HV-19 蛇管水冷却阀 HV-21 反应釜放空阀
4．开关与快开阀门
V6 邻氯苯储罐泄压阀 V8 二硫化碳储罐泄压阀
V11 蒸汽预热阀 V12 邻硝基氯苯计量槽下料阀
V13 自来水冷却阀 V14 二硫化碳计量槽下料阀
V15 反应釜进料阀 V16 反应釜进料阀
V20 反应釜出料阀 V22 蒸汽预热阀
V23 蒸汽压料阀 V24 反应釜蒸汽清洗阀
V25 高压水泵出口阀 V26 反应釜安全阀
M01 多硫化钠反应器搅拌开关 M02 缩合反应釜搅拌开关
M03 沉淀槽进料（多硫化钠）泵开关 M04 缩合反应釜进料（多硫化钠）泵开关 M05 高压冷却水泵开关 FTG 事故通管开关
FBL 事故补料开关
5．报警限说明
反应温度超高高限紧急报警 T > 160 ℃ (>HH)
反应压力高限报警 P > 0.8 MPa (H)
反应压力高高限报警 P > 1.2 MPa (HH)
反应釜液位高限报警 H-3 > 2.7 m (H)
多硫化钠反应温度高限报警 T1 > 85 ℃ (H)
邻硝基氯苯储罐液位 H-4 < 1.2 m (L)
二硫化碳储罐液位 H-6 < 1.3 m (L)
三、操作说明
1.准备工作
检查各开关、手动阀门是否关闭。
2．多硫化钠制备
①打开硫化碱阀HV-1，向多硫化钠制备反应器R1注入硫化碱，使液位H-1升至0.4m，
关闭阀HV-1.
②打开熔融硫阀HV-2，向多硫化钠制备反应器R1注入硫磺，液位H-1升至0.8m,关闭
HV-2。
③打开水阀HV-3，使多硫化钠制备反应器R1液位H-1升至1.2m，关闭HV-3。
④开启多硫化钠制备反应器搅拌电机M1开关M01。
⑤打开多硫化钠制备反应器R1蒸汽加热阀HV-4，使温度T1上升至81~84℃（升温需要
一定时间，可利用此时间差完成其他操作）。保持搅拌5分钟（实际为3小时）。注意当反应温度T1超过85℃时将使副反应加强，此种情况会报警扣分。
⑥开启多硫化钠输送泵M3的电机开关M03，将多硫化钠料液全部打入沉淀槽F1，静置5
分钟（实际为4小时）备用。
3．邻硝基氯苯计量备料
①检查并确认通大气泄压阀V6是否关闭。
②检查并确认邻硝基氯苯计量槽F4下料阀V12是否关闭。
③打开上料阀HV-7。
④开启并调整压缩空气进气阀HV-5。观察邻硝基氯苯计量槽F4液位H-5逐渐上升，且
邻硝基氯苯储罐液位H-4略有下降，直至计量槽液位H-5达到1.2m。由于计量槽装有溢流管，液位一旦达到此高度将不再上升。但如果不及时关闭HV-7，则储罐液位H-4会继续下降。注意储罐液位下降过多，将被认为操作失误而扣分。
⑤压料完毕，关闭HV-7及HV-5。打开泄压阀V6。如果忘记打开V6，会被认为操作失误
而扣分。
4．二硫化碳计量备料
①检查并确认通水池的泄压阀V8是否关闭。
②检查并确认二硫化碳计量槽F5下料阀V14是否关闭。
③打开上料阀HV-10。
④开启并调整自来水阀HV-9，使二硫化碳计量槽F5液位H-7上升。此时二硫化碳储罐
液位H-6略有下降。直至计量槽液位H-7达到1.4m。由于计量槽装有溢流管，液位将不再上升。但若不及时关闭HV-10，则储罐液位H-6会继续下降，此种情况会被认为操作失误而扣分。
⑤压料完毕，关闭阀门HV-10及HV-9。打开泄压阀V8。如果忘记打开V8会被认为操作
失误而扣分。
5．向缩合反应釜加入三种物料
①检查并确认反应釜R2放空阀HV-21是否开启，否则会引起计量槽下料不畅。
②检查并确认反应釜R2进料阀V15是否打开。
③打开管道冷却水阀V13约5秒，使下料管冷却后关闭V13。
④打开二硫化碳计量槽F5下料阀V14，观察计量槽液位因高位势差下降，直至液位下
降至0.0m，即关闭V14。
⑤再次开启冷却水阀V13约5秒，将管道中残余的二硫化碳冲洗入反应釜，关V13。
⑥开启管路蒸汽加热阀V11约5秒，使下料管预热，关闭V11。
⑦打开邻硝基氯苯计量槽F4下料阀V12，观察液位指示仪，当液位H-5下降至0.0m，即
关V12。
⑧再次开启管路蒸汽加热阀V11约5秒。将管道中残余的邻硝基氯苯冲洗干净，即关闭
V11。关闭阀V15，全关反应釜R2放空阀HV-21。
⑨检查并确认反应釜R2进料阀V16是否开启。
⑩启动多硫化钠输送泵M4电机开关M04，将沉淀槽F1静置后的料液打入反应釜R2。注意反应釜的最终液位H-3大于2.41 m 时，必须及时关泵，否则反应釜液位H-3会继续上升，当大于2.7 m 时,将引起液位超限报警扣分。
⑾当反应釜的最终液位H-3小于2.4 m 时，必须补加多硫化钠，直至合格。否则软件设定不反应。
6．缩合反应操作
本部分难度较大，能够训练学员分析能力、决策能力和应变能力。需通过多次反应操作，并根据亲身体验到的间歇反应过程动力学特性，总结出最佳操作方法。
①认真且迅速检查并确认：放空阀HV-21，进料阀V15、V16，出料阀V20是否关闭。
②开启反应釜R2搅拌电机M02，观察釜内温度T已经略有上升。
③适当打开夹套蒸汽加热阀HV-17，观察反应釜内温度T逐渐上升。注意加热量的调节
应使温度上升速度适中。加热速率过猛会使反应后续的剧烈阶段失控而产生超压事故。加热速率过慢会使反应停留在低温压，副反应会加强，影响主产物产率。反应釜温度和压力是确保反应安全的关键参数，所以必须根据温度和压力的变化来控制反应的速率。
④当温度T上升至45℃左右应停止加热，关闭夹套蒸汽加热阀HV-17。反应此时已被深
度诱发，并逐渐靠自身反应的放热效应不断加快反应速度。
⑤操作学员应根据具体情况，主要是根据反应釜温度T上升的速率，在0.10 ~
0.20 ℃/s 以内，当反应釜温度T上升至65℃左右(釜压0.18MPa左右)，间断小量开
启夹套冷却水阀门HV-18及蛇管冷却水阀门HV-19,控制反应釜的温度和压力上升速度，提前预防系统超压。在此特别需要指出的是：开启HV-18和HV-19的同时,应当观察夹套冷却水出口温度T2和蛇管冷却水出口温度T3不得低于60℃。如果低于60℃，反应物产物中的硫磺（副产物之一）将会在夹套内壁和蛇管传热面上结晶，增大热阻,影响传热，因而大大减低冷却控制作用。特别是当反应釜温度还不足够高时更易发生此种现象。反应釜温度大约在90℃(釜压0.34MPa左右)以下副反应速率大于主反应速率, 反应釜温度大约在90℃以上主反应速率大于副反应速率。
⑥反应预计在95~110℃（或釜压0.41~0.55 MPa）进入剧烈难控的阶段。学员应充分
集中精力并加强对HV-18和HV-19的调节。这一阶段学员既要大胆升压，又要谨慎小心防止超压。为使主反应充分进行，并尽量减弱副反应，应使反应温度维持在121℃（或压力维持在0.69 MPa左右）。但压力维持过高，一旦超过0.8 MPa(反应温度超过128℃),将会报警扣分。
⑦如果反应釜压力P上升过快，已将HV-18和HV-19开到最大，仍压制不住压力的上
升，可迅速打开高压水阀门V25及高压水泵电机开关M05，进行强制冷却。
⑧如果开启高压水泵后仍无法压制反应，当压力继续上升至0.83 MPa(反应温度超过
130℃)以上时，应立刻关闭反应釜R2搅拌电机M2。此时物料会因密度不同而分层，反应速度会减缓，如果强制冷却及停止搅拌奏效，一旦压力出现下降趋势，应关闭V25及高压水泵开关M05，同时开启反应釜搅拌电机开关M02。
⑨如果操作不按规程进行，特别是前期加热速率过猛，加热时间过长，冷却又不及
时，反应可能进入无法控制的状态。即使采取了第⑦、第⑧项措施还控制不住反应压力，当压力超过1.20 MPa 已属危险超压状态，将会再次报警扣分。此时应迅速打开放空阀HV-21，强行泄放反应釜压力。由于打开放空阀会使部分二硫化碳蒸汽散失（当然也污染大气），所以压力一旦有所下降，应立刻关闭HV-21，若关闭阀HV-21压力仍上升，可反复数次。需要指出，二硫化碳的散失会直接影响主产物产率。
⑩如果第⑦、⑧、⑨三种应急措施都不能见效，反应器压力超过1.60 MPa，将被认定为反应器爆炸事故。此时紧急事故报警闪光，仿真软件处于冻结状态。成绩为零
分。
7、反应保温阶段
如果控制合适，反应历经剧烈阶段之后，压力P、温度T会迅速下降。此时应逐步关小冷却水阀HV-18和HV-19，使反应釜温度保持在120℃（压力保持在0.68~0.70 MPa左右），不断调整直至全部关闭掉HV-18和HV-19。当关闭HV-18和HV-19后出现压力下降时，可适当打开夹套蒸汽加热阀HV-17，仔细调整，使反应釜温度始终保持在120℃（压力保持在0.68~0.70 MPa ）5~10分钟（实际为2~3小时）。保温之目的在于使反应尽可能充分地进行，以便达到尽可能高的主产物产率。此刻是观看开车成绩的最佳时刻。教师可参考记录曲线综合评价学员开车水平。
8、出料及清洗反应器
①完成保温后，即可进入出料及反应釜清洗阶段。首先打开放空阀HV-21约10秒（实
际为2～5分钟），放掉釜内残存的可燃气体及硫化氢。
②关闭放空阀HV-21。打开出料增压蒸汽阀V23，使釜内压力升至0.79 MPa以上。
③打开出料管预热阀V22及V24约10秒（实际为2～5分钟）。关闭V22及V24。
④立即打开出料阀V20，观察反应釜液位H-3逐渐下降，但釜内压力不变。当液位H-3下
降至0.09m时，压力开始迅速下降到0.44 MPa左右，保持10秒充分吹洗反应釜及出料管。
⑤关闭出料管V20及蒸汽增压阀V23。
⑥打开蒸汽阀V24及放空阀HV-21吹洗反应釜10秒（实际为2～5分钟）。关闭阀门
V24。至此全部反应岗位操作完毕，可进入操作下一批反应的准备工作。
四、事故设置及排除
为了训练学员在事故状态下的应变及正确处理能力，本仿真软件可以随机设定5种常见事故的状态，每次设定其中的任一个。由于间歇过程不存在正常工况，事故应在开车前设置。5种事故的现象、排除方法和合格标准分述如下。
1．压力表堵故障（F2)
事故现象：由于产物中有硫磺析出，压力表测压管口堵塞的事故时有发生。其现象
是无论反应如何进行，压力指示P不变。此时如果学员不及时发现，一直加热，会导致超压事故。
排除方法：发现压力表堵后，应立即转变为以反应釜温度T为主参数控制反应的进行。几个关键反应阶段的参考数据如下。
①升温至45℃～55℃应停止加热。
② 65℃～75℃开始冷却。
③反应剧烈阶段约维持在115℃左右。
④反应温度大于128℃相当于压力超过0.8 MPa，已处于事故状态。
⑤反应温度大于150℃相当于压力超过1.20 MPa。
⑥反应温度大于160℃相当于压力超过1.50 MPa，已接近爆炸事故。
合格标准：按常规反应标准记分。
2．无邻硝基氯苯（F3）
事故现象：由于液位计失灵或邻硝基氯苯储罐中料液已压空，而错压了混有铁锈的水。从颜色上很难同邻硝基氯苯区分。这种故障在现场时有发生。主要现象将在反应过程中表现出来。由于反应釜中的二硫化碳只要加热，压力则迅速上升，一旦冷却，压力立即下降。反应釜中并无任何反应进行。
排除方法：根据现象确认反应釜无邻硝基氯苯后，首先开大冷却水量，使反应釜内温度下降至25℃以下。在现场必须重新取样分析，确定补料量及补料措施后重新开车。在仿真培训器上为了提高培训效率，只需按动“补料处理”键FBL，即可重新开始反应。
合格标准：学员必须能够及时发现事故，并判断反应釜内无邻硝基氯苯，立刻采取降温措施，停搅拌，按动“补料处理”键FBL，再按常规情况重新完成反应为合格。
3．无二硫化碳（F4）
事故现象：由于液位计失灵或操作失误把水当成料液，使反应釜中无二硫化碳。此时仅有副反应单独进行，温度上升很快，反应也十分剧烈。但由于没有二硫化碳，反应压力不会大幅度上升，即使反应温度超过160℃，压力也不会超过0.7 MPa。
排除方法：确认反应釜无二硫化碳后，首先开大冷却水量，使反应釜内温度下降至25℃以下（省去现场取样分析）。停搅拌，按动“补料处理”键FBL，就可以重新按常规方法开车反应。
合格标准：学员必须能够及时发现事故，并判断反应釜内无二硫化碳。立刻采取降温措施，停止搅拌，按动“补料处理”键FBL，再按常规情况重新完成反应为合格。
4．出料管堵（F5）
事故现象：由于产物中有硫磺析出，如果出料阀门漏液，或前一次反应出料后没有冲洗干净，或主蒸汽压力过低时出料，则很有可能发生出料管堵故障。其现象是出料时虽然打开了出料阀，反应釜内压力也很高，但反应釜内液位H-3不下降。
排除方法：在真实现场，必须沿出料管线检查堵管位置。用高温蒸汽吹扫。如果此法无效，只有拆下被堵管用火烧化硫磺，或更换管段及漏料的阀门。在仿真器上用“通管处理”键FTG代表以上检查与处理，即可正常出料。
合格标准：及时发现出料管堵故障，并能立刻按下“通管处理”键FTG。
5．出料压力低（F6）
事故现象：当全厂蒸汽用户满负荷时，常出现主蒸汽压力不足的情况。正常时主蒸汽压力为0.8 MPa，如果降至0.3 MPa就无法靠蒸汽压把料液全部压出反应釜。这也是造成出料管堵塞的重要原因。
排除方法：可以利用反应釜内残余的二硫化碳加热后会产生较高的饱和蒸汽压这一物理现象，靠反应釜内存储的压力出料。采用此方法必须注意随着反应釜内液位下降，汽化空间逐渐扩大，压力会降低。所以必须使出料前压力足够高，否则会产生出料中途停止的故障。
合格标准：能预先发现主蒸汽压力不足。出料时能利用釜内压力将产品料液全部压出至下道工序。
五、开车评分信息
本软件设有三种开车评分信息画面。
1.简要评分牌
能随时按键盘的F1键调出。本评分牌显示当前的开车步骤成绩、开车安全成绩、正常工况质量（设计值）和开车总平均成绩。为了有充分的时间了解成绩评定结果，仿真程序处于冻结状态。按键盘的任意键返回。
2.开车评分记录
能随时按键盘的Alt+F键调出。本画面记录了开车步骤的分项得分、工况评分的细节、总报警次数及报警扣分信息。显示本画面时，软件处于冻结状态。按键盘的任意键返回。详见图6-4。
3. 趋势记录
本软件的趋势画面记录了重要变量的历史曲线，可以与评分记录画面配合对开车全过程进行评价。详见图6-5。
六、开车评分标准
1．开车步骤评分要点
①各手操器全关 5分
②各开关全关 5分
③开V1阀加硫化钠 5分
④开V2阀加硫磺 5分
⑤开V3阀加水 5分
⑥开R1搅拌（M01） 15分
⑦多硫化钠制备完成（0.9m
⑧邻硝基氯苯计量完成（H-5>1.0m, V12关,V11和V15开） 5分
⑨邻硝基氯苯下料完成（H-5<0.1m, V12关,V11和V15开） 4分
⑩二硫化碳计量完成（H-7>1.0m, V14关,V13和V15开） 5分⑾二硫化碳下料完成（H-7<0.1m, V14关,V13和V15开） 4分⑿多硫化钠下料完成 5 分⒀反应开始前准备工作完成，关V15、V16阀，
开搅拌M02，开阀门V6、V8，关HV-21 15分
总计：98分
2．正常工况质量评分要点
（1）反应达保温阶段的指标（N1）
① 2.4 < H-3 < 2.6 m 20分
② 115 < T < 122 ℃ 20分
③ 0.5 < P < 0.75 MPa 20分
④ H-5<0.02m, H-7<0.02m 10分
⑤ T2>60 ℃ 10分
⑥ T3>60 ℃ 10分
⑦ H-1<0.1m, T1<35 ℃ 10分（2）主产物的浓度是否足够高（N2）
（3）反应过程中的报警综合情况（N3）
质量总分=?(N1,N2,N3)
图6-4 评分记录
图6-5 趋势记录
2012年第15期广东化工 第39卷总第239期https://www.doczj.com/doc/3219046743.html, · 5 · 间歇精馏技术及其模拟优化研究进展 周年忠1，田文广2，顾宇昕1，李雁2*，陶红秀2，解新安2 (1．中国电器科学研究院，广东广州 510000；2．华南农业大学，广东广州 510642) [摘要]间歇精馏技术是一种重要的化工分离手段。文章综述了国内外间歇精馏技术及其常用的数学模型，其中主要阐述了严格模型和简捷模型，简要讨论了降价模型、半严格模型，同时探讨了间歇精馏优化的发展及其应用，并展望了间歇精馏系统的发展趋势。 [关键词]间歇精馏；操作方式；数学模型；优化 [中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2012)15-0005-02 Development in Batch Distillation Technology and it’s Simulation and Optimization Zhou Nianzhong1, Tian Wenguang2, Gu Yuxin1, LI Yan2*, Tao Hongxiu2, Xie Xinan2 (1. China National Electric Apparatus Research Institute, Guangzhou 510000；2. South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China) Abstract: Batch distillation is an important unit operation. The research progress on operation model of batch distillation at home and abroad was particularly introduced. Several kinds of mathematical models that are usually used, such as rigorous model and short-cut model, price reduction model, semi-rigorous model were reviewed. And development of batch distillation optimization and its application were discussed; the computer simulation and multi-objective optimization will become a trend. Keyword: batch distillation；operation model；mathematical model；optimization 在石油和化工行业生产中，间歇精馏也是较重要的化工分离手段之一[1]。间歇精馏也叫分批反应精馏，一般用于小规模生产。与连续精馏相比，间歇精馏是一个动态的过程，其单个塔就可以完成多个组分的分离，能够适应进料组分浓度在较大范围的变化，设计和操作过程非常灵活[2]。但同时也存在两大问题，一是由于处理原料量较小，使得生产的周期较长；二是操作过程中各参数变化较大，使操作过程的控制比较困难，很难实现自动化管理[3]。 目前，间歇精馏的研究主要集中在两个方面，一方面是关于间歇精馏的数学模型及其计算方法的研究。由于间歇精馏是一个动态的过程，数学模型中含有复杂的微分方程组，求解比较困难，因此，模拟难度大[4]。另一方面是关于操作过程的优化研究。从不同的目标出发，采用不同的方法，得到优化方案和新的操作模式和新的塔结构，虽然缩短了操作时间，但操作起来比较困难，在实际生产中很难得到广泛应用。因此，对间歇精馏的综合优化问题的研究势在必行[5]。 1 间歇精馏技术的发展 1.1 间歇精馏全回流操作 1967年，Barb和Block等[6]最早提出了塔顶累积全回流操作。随着研究的不断发展，Sφrensen等[7]研究了塔顶累积全回流操作的优化问题，与传统的恒回流比和恒塔顶浓度操作方式对比可知，这种操作在分离含有少量轻组分的原料时，可节省大量的操作时间。白鹏等[8]提出了动态累积全回流操作，目标是使全回流浓缩和无回流内部迁移操作交替进行，并在2000年对间歇精馏的动态累积操作方式进行了改进，提出了无返混动态累积操作，有效降低了塔顶累积罐中组分的返混，极大地缩短了操作时间，提高了间歇精馏的分离效率。白鹏等[9]在2006年提出了采用塔顶和塔中温度进行控制操作状态转换的全回流间歇精馏控制方法，并以异丙醇-正丙醇为实验物系验证了该方法的可行性，进一步提高了塔的分离效率。2011年，黄丽丽等[10]人研究发现了通过塔顶、塔中上以及塔中3个温度控制进行操作状态转换的无累积罐循环全回流间歇精馏控制方法，并以理想物系—乙醇-正丙醇混合物为分离物系进行了实验验证。结果表明，在相同条件下，三温控制方式与双温控制方式相比，前者所用操作时间短、分离效率提高。1.2 反向间歇精馏塔操作 反向间歇精馏又称为提馏式间歇精馏。1950年，Robinson和Gilliland发现此种操作的最大优点是能在塔顶冷凝器中获得高浓度组分，并简要讨论了利用正常精馏塔去除轻组分，然后利用反向间歇精馏塔去除重组分的可能性。1991年，Chiotti等[11]在准稳态的基础上建立了数学模型，利用此模型对一般间歇精馏操作和反向间歇精馏操作分离两组分混合物的过程进行了模拟计算；2008年，王超[12]使用塔身分散式加热，对热敏物系的间歇提馏过程进行了操作方式的改进，该方法通过在塔身进行加热，减少了再沸器的加热功率和时间，能有效缩短受热时间，减少热敏物质的损耗。1.3 中间罐间歇精馏塔操作 中间罐间歇精馏塔也叫复合式间歇精馏塔，被认为是常规间歇精馏塔和反向间歇精馏塔的复合体。1950年，Robinson等[13]提出了中间罐间歇精馏塔操作。2006年，Thomas A等[14]在前人研究的基础上，将中间罐间歇精馏应用于一个可逆的化学反应过程，即中间罐发生反应的半连续间歇精馏，进一步提高了精馏的分离效率。2009年，Leipold等[15]对中间储罐间歇精馏多目标的优化建立了模型，并利用进化算法求解，结果显示，中间储罐方法的经济效益更好。 1.4 多罐间歇精馏塔操作 多罐间歇精馏塔又叫多效间歇精馏塔，Hasebe和Skogestad 于1995年提出了这种新型的精馏塔。2005年，Low等[16]对多储罐操作以经济效益最大化为目标进行优化，采用自适应搜索技术，对关键设计和操作参数进行优化。结果发现，待分离混合物中组分越多，多储罐精馏塔较常规间歇塔就越高效。2008年，Mahmud 等[17]在特定产量和产品纯度基础上对多储罐间歇精馏进行了优化，对于特定的分离任务，多储罐间歇精馏塔更加节能、环保。 2 间歇精馏的模拟、优化研究 2.1 间歇精馏的数学模型 间歇精馏过程的数学模拟开始于20世纪60年代，主要包括严格模型、降阶模型、简捷模型、半严格模型。 2.1.1 严格模型 1963年，Meadows等[18]提出了第一个严格的多组元间歇精馏模型，它基于两个假设，一是各塔板上液体全混和，二是塔身绝热，恒体积持液量，忽略塔板汽相持汽量。1981年，Boston等在Meadows模型的基础上，引入了中间加料、中间换热以及汽液相侧线采出，将先前用于求解稳态精馏问题的“由内而外”技术应用到求解间歇精馏问题中来，并证明了该技术是一种有效的的方法，使模型得到进一步完善。1999年，Furlonge等人[19]提出了更为严格的数学模型，此模型与实际塔非常接近，但计算时所消耗的时间较多。2007年，美国科学研究者对严格模型做进一步研究，它可以灵活的建立单元模拟流程，也可以自动生成矢量。 2.1.2 降价模型 1983年，Cho和Joseph[20]提出了降价模型，间歇精馏分离的模拟过程中，难度较大的就是利用数学模型对多元函数进行模拟分离，而他们两个将原料组成及流量函数近似成塔的高度的连续函数，并采用多项式的形式来表示，而理论板数是离散的整数。这样，描述系统的微分方程数将大大减少。在此模型中，配置点的位置及个数直接影响结果的精确度，由于配置点的个数比精馏塔的级数少得多，再加上理论板数不再是离散的整数，又通过多组分系统的分离的间歇精馏装置应用，因此，此模型可较好的应用于填料塔。 2.1.3 简捷模型 1991年，Diwekar等[21]在恒塔顶组成和回流比不变的操作条 [收稿日期] 2012-09-18 [作者简介] 周年忠(1965-)，男，高级工程师，华南农业大学兼职研究生导师，主要从事精细化工产品开发与新工艺研究。*为通讯作者。
IBR工艺原理介绍及工程实例 一、IBR工艺原理 IBR(Continuous-flow Intermission Biological Reactor)技术，即连续流一体化间歇生物反应技术，是一种集厌氧、兼氧、好氧反应及沉淀于一体的连续进出水的周期循环活性污泥法。它同时兼具按空间分割的连续流活性污泥法及按时间进行分割的间歇性活性污泥法的优点，与按空间分割的连续流活性污泥法相比，省去了污泥外回流的环节，因而节省运行能耗及减少处理设施和投资；与按时间分割的间歇活性污泥法相比，具备连续进出水的特点，因而减少了处理设施容积及总的土建投资。反应池的单池连续进出水，利用设置于池底的三相分离器实现间歇曝气。通过调节曝停比在反应池中形成多级A/A/O 状态，以最大限度地去除氮和磷。这一技术在污水处理中具有广泛的应用，已经非常成熟，实际的运行证明工艺在完全能保证出水指标满足要求前提下，体现了“三低一少”的工艺优势。其内部构造如图1所示。 图1 IBR反应池构造示意图 通过设置于池底的三相分离器将反应池分为位于池中间的反应区与位于池两侧的沉淀区。活性污泥混合液通过三相分离器完成气固液的分离，沉淀区内放置斜管填料，形成沉淀的污泥自
滑回流至生物反应区内，使反应池实现无动力内循环；清水由池顶出水槽收集后排放，可实现连续进水出水，避免了传统CASS 工艺中通过设置滗水器及其水位控制系统带来的设备投资大，控制环节多的缺点。此外，反应池内采用潜水泵+激波传质器的射流曝气方式，与传统CASS 工艺相比，减少了鼓风机房和曝气管路系统。激波传质器是将两级射流曝气与隐形双吸搅拌技术相结合的专利技术，具有可切割活性污泥絮体，强化气液传质过程，维持高生物量反应等特点。经激波传质器切割的活性污泥与常规活性污泥相比，具有粒径小、密度大、比表面积大、吸附能力强等特点，有效提高了生物反应器的有机物去除效果。 采用IBR工艺，通过调节曝气、搅拌、静沉时间比调节反应池A/A/O 状态，脱氮除磷效果稳定，抗冲击负荷能力强；污泥泥龄长，SVI低，产泥量少，沉降性能好；采用潜水射流曝气方式，激波传质器曝气后氧利用率高。水池较深，占地面积小；IBR 内置三相分离器替代常规SBR滗水器，结构简单易于操作管理，提高了活性污泥沉淀效率；采用一体化结构设计，不需建设二沉池，节省土建投资；所需设备少，动力消耗少，节省运行投资；技术先进，已经成为适合中小城市及乡镇污水处理的成熟技术。已有大量乡镇污水处理工程实例。 IBR工艺具有突出的优点，与空间系列的连续流活性污泥法相比，它省去了污泥及混合液回流、二沉池等环节，因而节省运行能耗及减少相关设施；与时间系列的间歇流活性污泥法相比，具备连续进出水的特点，省去了滗水器，增加了处理设施的利用效率，并减少了提升水头。因此，IBR工艺是污水处理工艺的一种创新，脱氮除磷效果好，节省基建投资，处理能耗低，是一个全新的适合城镇污水处理的工艺，值得大力推广。
间歇反应思考题 1．简述橡胶硫化促进剂间歇反应过程的工艺流程。 备料工序（多硫化钠制备与沉淀，二硫化碳计量，邻氯苯计量）和缩合工序（下料、加热升温、冷却控制、保温、出料及反应釜清洗）。 2．本间歇反应历经了几个阶段？每个阶段有何特点？ 1.蒸汽预热系统诱发反应（加热有一定的幅度），特点：升温速率需适中； 2.自然升温过程（反应自动进行并且为放热现象），特点：反应速率逐渐加快，温度、压 力逐渐上升。 3.保温阶段，特点：温度、压力迅速下降。 3．本间歇反应釜有哪些部件？有哪些操作点？在反应过程中各起什么作用？ 压力表（及时观察反应状态）；温度表（指示温度）；夹套（双重作用，开始时加热诱发反应，反应自动进行后冷却使反应可控）；螺旋蛇管（冷却）；电动机及搅拌桨叶（搅拌的作用）；放空阀及放空管线（开始时平衡斧内外压力便于进料，反应过程中可适当放空防止超压） 4．为什么反应剧烈阶段初期，夹套与蛇管冷却水量不得过大？是否和基本原理相矛盾？ 冷却水过大会导致硫磺凝固产生结硫现象，导致传热减弱。 5. 什么是主反应? 什么是副反应? 主副反应的竞争会导致什么结果? 主反应： 副反应： 后果：导致目标产物浓度较低达不到要求。 6. 本间歇反应的主副反应各有何特点? 主反应的特点：温度较高时有利于主反应的进行。 副反应的特点：90度以下以及硫指数较低时副反应较强；但是温度太高会导致爆炸现象。 7．本间歇反应如何操作能减少副产物的生成？ 硫指数适中；升温诱发反应阶段的升温速率适中；反应保温阶段要保持较高的反应釜温度；
温度尽快提升到90度以上。 8.反应一旦超压，有几种紧急处理措施？如何掌握分寸？ 打开高压水阀门和高压泵，加强冷却水的冷却作用；停止搅拌；打开放空阀放空缓解压力。 9.本反应超压的原因是什么? 为什么超压放空不得长时间进行？ 温度过高导致二硫化碳的饱和蒸气压过高引发爆炸。反应属放热过程，同时二硫化碳的饱和蒸汽压随温度上升而迅猛上升，温度过高形成恶性循环。太长时间放空会导致大气污染，同时也使得主产物产率低。由于打开放空阀会使部分二硫化碳蒸汽散失（当然也污染大气），二硫化碳的散失会直接影响主产物产率。 10.反应剧烈阶段停搅拌为什么能减缓反应速率？ 物料会因密度不同而分层，反应速度会减缓 11．如何判断反应达到终点？什么情况会出现假终点？ 逐渐减小冷却水，反应温度仍旧继续下降，端盖温度在增加少量蒸汽的情况下仍旧下降，可判断反应完成。 冷却水流量过大，使温度下降。 12．为什么反应达到终点后还要进行2小时的保温？ 使反应彻底完成，尽可能多获得期望产物。 13．如果压力表堵，而此时反应已升压，应如何处理？ 发现压力表堵后，应立即转变为以反应釜温度T为主参数控制反应的进行。（45度至55度、65-75、115左右）。 14．为什么前期加热升温过量会导致反应后期剧烈程度增强且难于控制？ 因为反应为放热反应，正反馈过程。 15．保温阶段完成后，简述出料的操作步骤。 首先打开放空阀排出里面的可燃气体及硫化氢；然后关闭放空阀，打开出料增压阀升压；压力上升到一定时立即打开出料阀，利用压力将物料排出。 16. 本反应缺少二硫化碳会有什么现象? 为什么? 此时仅有副反应单独进行，温度上升很快，反应也十分剧烈。但由于没有二硫化碳，反应压力不会大幅度上升，即使反应温度超过160℃，压力也不会超过0.7 MPa。 17. 本反应缺少邻硝基氯苯会有什么现象? 为什么? 由于反应釜中的二硫化碳只要加热，压力则迅速上升，一旦冷却，压力立即下降。反应釜中并无任何反应进行。 18. 本反应失控爆炸为什么威力巨大? 二硫化碳极易挥发极易分解，且易燃易爆，另外由于反应为放热，整个系统处于不稳定平衡状态，一旦失控温度即会迅速增加导致剧烈反应甚至爆炸。
间歇精馏塔 概述信息 间歇精馏单元操作模拟一个宽范围的精馏塔实际操作过程。间歇精馏装置可以在真实的 间歇模拟模式下运行，进料填加到沉淀釜中先期蒸馏，在不同的时间从贮料塔取出产品，或在半间歇模式下在蒸馏期间进料可以被填入，并在一定的时间间隔下从精馏塔或贮料塔中提取产品。间歇精馏计算也可以是整体的进入稳态过程模拟。装置构造自动为持续流动的物流提供隐含的贮料罐，这些物流随时间变化进入间歇装置。同时由于循环操作，也考虑所有产品流（如在不同时间从贮料罐或在蒸馏时从精馏塔提出物流）的隐含罐。持续流动物流产品来自被间歇循环时间分离的产品。 热力学系统 间歇精馏的热力学系统的选择可以针对整个装置，也可以针对某一层塔板。间歇精馏也 允许使用电解质热力学方法。 详细信息 有关间歇精馏单元操作的详细信息，见PRO/II Add-On Modules User’s Guide。蒸馏器 概述信息 精馏塔单元操作可以用来模拟任何蒸馏和液－液抽提过程。液－液抽提装置在本章的 “液－液抽提精馏”部分进行叙述。一个精馏塔至少应包括一个平衡级或理论塔板。塔板应考虑与从每一塔板进入较高层塔板的蒸汽的连接问题。在精馏塔模拟中塔板的数量是不被限制的。 蒸馏器可以模拟气／液、气／液／水或气／液／液平衡过程。 进料和产品 精馏塔进料和产品是在PFT 主窗口建流程时输入的。在精馏塔主数据输入窗口单击Column Feed and Product…按钮，打开Column Feed and Product 窗口。 在此窗口中可以添加和改变进料塔板数。一个精馏塔的进料数是不限的。用单选按钮选 择进料闪蒸方式： Vapor and Liquid to be on the feed tray：此项为缺省。 Flash the feed adiabatically,vapor onto the tray above and liquid onto the tray.对于此选项，当进料塔板为精馏塔的最底层塔板时，蒸气被放在进料塔板上。 对于产品来说，产品类型、相数、塔板数的流量都在此窗口中输入。一个蒸馏塔的产品 数量是不限制的，产品从精馏塔的任何一层被提出。产品类型包括：塔顶、塔底、固定抽取率、总抽取相和假想组分。每一个精馏塔必须有一个从一号塔板流出的顶层产品以及从最高号塔板流出的底层产品。Sure,Inside-Out(IO)和Enhanced (IO)算法可以有一个出自顶层（冷凝器）的倾析水产品。Sure 算法也可以从任何塔板提取水。对于气／液／液平衡过程，从精馏塔的任何层可以提取液相。 你必须为所有固定流量提取的产品提供摩尔流量、质量和液体体积单位。还必须为顶层 和底层产品提供估计值。对全部提取的产品提供的流量均为估计值。为了更好地收敛，顶部或底层流量应尽可能地精确。你必须用Performance Specification（运行说明）顶部和底层产品设置所需的流量。 虚拟产物 虚拟产物用于设置与精馏塔内部物流相符的物流，使之能用于流程计算。在Column Feed and Product 窗口单击Pseudoproducts 按钮，出现Clumn Pseudoproduct 窗口，在此窗口中定
间歇反应 1.对工艺流程的理解： 间歇反应在助剂、制药、染料等行业的生产过程中很常见。本工艺过程的产品2—巯基苯并噻唑就是橡胶制品硫化促进剂DM2,2-二硫代苯并噻唑的中间产品它本身也是硫化促进剂但活性不如DM。全流程的缩合反应包括备料工序和缩合工序。考虑到突出重点将备料工序略去。则缩合工序共有三种原料多硫化钠Na2Sn、邻硝基氯苯C6H4CLNO2及二硫化碳CS2。 主反应如下： 2C6H4NCLO2+Na2Sn→C12H8N2S2O4+2NaCL+(n-2)S↓ C12H8N2S2O4+2CS2+2H2O+3Na2Sn→ 2C7H4NS2Na+2H2S↑+3Na2S2O3+(3n+4)S↓ 副反应如下： C6H4NCLO2+Na2Sn+H2O→C6H6NCL+Na2S2O3+S↓ 工艺流程如下： 来自备料工序的CS2、C6H4CLNO2、Na2Sn分别注入计量罐及沉淀罐中，经计量沉淀后利用位差及离心泵压入反应釜中，釜温由夹套中的蒸汽、冷却水及蛇管中的冷却水控制，设有分程控制TIC101，只控制冷却水。通过控制反应釜温来控制反应速度及副反应速度，来获得较高的收率及确保反应过程安全。在本工艺流程中，主反应的活化能要比副反应的活化能要高，因此升温后更利于反应收率。在90℃的时候，主反应和副反应的速度比较接近，因此要尽量延长反应温度在90℃以上时的时间，以获得更多的主反应产物。 2.对自动控制的理解： 该反应物自动控制，主要涉及Ⅰ.多硫化钠植被反应中S、Na2S、和H2O进入过程的手动控制Ⅱ.邻硝基氯苯从储槽F2由压缩空气HV-5驱动途径HV-7到F4的过程的手动控制。Ⅲ.C2S从储槽F3由水入口阀HV-9驱动途径HV-10到储槽F5的过程的手动控制。 3.实验现象记录： Ⅰ.最佳工作状态：
实习报告 实习名称：化工仿真技术 学院：化学工程学院 专业：化学工程与工艺 班级：化工101班 姓名：胡凯强学号10402010128 指导教师：金谊 日期：2013年4月23日
第5章间歇反应 一、实习目的 1、了解间歇反应的流程。 2、培养我们处理突发事件的能力。 3、掌握各阶段反应的特征，并且严格控制各个参数。 二、实习内容 1、工艺流程简介 间歇反应过程在精细化工、制药、催化剂制备、染料中间体等行业应用广泛。本间歇反应的物料特性差异大；多硫化钠需要通过反应制备；反应属放热过程。由于二硫化碳的饱和蒸汽压随温度上升而迅猛上升，冷却操作不当会发生剧烈爆炸；反应过程中又主副反应的竞争，必须设法抑制副反应，然而主反应的活化能较高，又期望较高的反应温度。如此多种因素交织在一起，使本间歇反应具有典型代表意义。 在叙述工艺过程之前必须说明，选择某公司有机厂的硫化促进剂间歇反应岗位为参照，目的在于使本仿真培训软件更具有工业背景，但并不拘泥于该流程的全部真实情况。为了使软件通用性更强，对某些细节作了适当的变通处理和简化。 有机厂缩合反应的产物是橡胶硫化促进剂DM的中间产品。它本身也是一种硫化促进剂，称为M，但活性不如DM。 DM是各种橡胶制品的硫化促进剂，它能大大加快橡胶硫化的速度。硫化作用能使橡胶的高分子结构变成网状，从而使橡胶的抗拉断力、抗氧化性、耐磨性等加强。它和促进剂D合用适用于棕色橡胶的硫化，与促进剂M合用适用于浅色橡胶硫化。 本间歇反应岗位包括了备料工序和缩合工序。基本原料为四种：硫化钠（Na2S）、硫磺（S）、邻硝基氯苯（C6H4ClNO2）及二硫化碳（CS2）。 备料工序包括多硫化钠制备与沉淀。二硫化碳计量，邻氯苯计量。 1.多硫化钠制备反应 此反应是将硫磺（S）、硫化钠（Na2S）和水混合，以蒸汽加热、搅拌，在常压开口容器中反应，得到多硫化钠溶液。反应时有副反应发生，此副反应在加热接近沸腾时才会有显著的反应速度。因此，多硫化钠制备温度不得超过85 ℃。 多硫化钠的含硫量以指数n表示。实验表明，硫指数较高时，促进剂的缩合反应产率提高。但当n增加至4时，产率趋于定值。此外，当硫指数过高时，缩合反应中析出游离硫的量增加，容易在蛇管和夹套传热面上结晶而影响传热，使反应过程中压力难于控制。所以硫指数应取适中值。
２７卷第２期计算机仿真２０１０年２月文章编号：１００６—９３４８（２０ｉｏ）０２－０１３０一０５ ＥＸＣＥＬ实现恒回流比间歇精馏的计算机仿真 彭小平，颜清，冷明伟 （上饶师范学院，江西上饶３３４０００） 摘要：对于恒回流比操作方式的间歇精馏，过程计算量大且公式应用相对复杂。用计算机完成间歇精馏的过程计算及操作仿真已经成为许多国内外学者的研究课题。为了满足系统的响应速度，提高动态釜液量误差，用Ｅｘｃｅｌ的ＶＢＡ、函数、图表及重算等功能，实现问歇精馏的计算机仿真的新方法。在Ｅｘｃｅｌ中，建立了间歇精馏过程的数学模型与“数据处理表”，完成多项式拟合，由递推公式确定塔内各塔板液相组成ｘ．与时间ｔ的动态响应关系。获得的六次拟合曲线接近于实测的平衡数据。其相关系数达到０．９９９，各塔板液相组成ｘ。与时间ｔ的动态响应关系与实际计算吻合较好，获得ｒ较满意的结果。为设计提供有效依据。 关键词：间歇精馏；恒回流比；计算机仿真 中图分类号：ＴＰ２７４文献标识码：Ｂ ＣｏｍｐｕｔｅｒＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＢａｔｃｈＤｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｆｏｒＣｏｎｓｔａｎｔＲｅｆｌｕｘＲａｔｉｏｂｙＥｘｃｅｌＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ＰＥＮＧＸｉａｏ—ｐｉｎｇ，ＹＡＮＱｉｎｇ，ＬＥＮＧＭｉｎｇ—ｗｅｉ （ＳｈａｎｇｒａｏＮｏｒｍａｌｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｈａｎｇｒａｏＪｉａｎｇｘｉ３３４０００，Ｃｈｉｎａ） ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｆｏｒｔｈｅｂａｔｃｈｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎｗｉｔｈａｃｏｎｓｔａｎｔｒｅｆｌｕｘｒａｔｉｏ．ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｓｔｉｍｅ—ｃｏｎ．ｓｕｍｉｎｇａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｉｓｒａｔｈｅｒｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ．Ｕｓｉｎｇｃｏｍｐｕｔｅｒｔｏｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｂａｔｃｈｄｉｓ－ｆｉｌｌａｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎ鲫ｕｎｉｖｅｒｓａｌｓｔｕｄｙｆｏｒｍｏｓｔｌｙｉｎｔｅｒｎａｌａｎｄｏｖｅｒｓｅａｓｓｃｈｏｌａｒｓ．Ｔｈｅｎｅｗｍｅｔｈｏｄｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔｔｈｅｃｏｍ－ｐｕｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂａｔｃｈｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅｕｓ瞄ｏｆｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆＥｘｃｅｌＶＢＡ，ｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｄｉａ－ｇｒａｍ，ｅｔｃ．ＩｎｔｈｅＥｘｃｅｌ，ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｓｆｏｒｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｂａｔｃｈｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎａｎｄｔａｂｌｅｏｆｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｒｅｅｓ? ｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏｆｉｔｔｈｅ ｓｉｖｅｎｄａｔａｕｓｉｎｇｂｙｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ．Ｒｅｃｕｒｓｉｏｎｆｏｒｍｕｌａｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｌｉｑｕｉｄｐｈａｓｅｘ。ａｎｄｔｉｍｅｔｏｆｅａｃｈｐｌａｔｅｉｎｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎ．Ｔｈｅｆｉｔｔｉｎｇｃｕｒｖｅｉｓｃｌｏｓｅｔｏｒｅａｌｂａｌａｎｃｅｄａｔａ，ａｎｄｉｔｓｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｒｅａｃｈｅｓ０．９９９．ＴｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｌｉｑＩＩｉｄｐｈａｓｅｘ。ａｎｄｔｉｍｅｔｏｆｅａｃｈｐｌａｔｅｉｎｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎｉｓｉｎａｃｃｏｒｄｗｉｔｈｉｔｓａｃｔｕａｌｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ．ＴｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｍｉｘｅｄＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｕｓｉｎｇｂｙＥｘｃｅｌａｎｄＶＢＡｉｓｓｉｍｐｌｅａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌ．ｉｔｃａｎｒｅｐｌａｃｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｗｈｉｃｈｕｓｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔａｎｄｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏ－ｇｒａｍｍｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅｔｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｈａｓａｂｅｕｅｒｓａｔｉｓｆｉｅｄｒｅｓｕｌｔ： ＫＥＹＷＯＲＤＳ：Ｂａｔｃｈｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ；Ｃｏｎｓｔａｎｔｒｅｆｌｕｘｒａｔｉｏ；Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｌ引言 恒回流比操作方式在间歇精馏分离二元混合物化工单元操作中是最具代表性的方法，用计算机完成间歇精馏的操作仿真、过程计算及选择最优化操作方法已经成为许多国内外学者的研究课题¨。４】。为克服纯高级语言编程软件繁琐复杂且效率低下的编程及专业仿真软件难以适应条件变化 基金项目：江西省教育厅２００８年度科技项目（ＧＤ０９４６１） 收稿日期：２００８—０７一∞修回日期：２００９一Ｏｌ—１３ —１３０一的缺点，笔者首次利用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＯｆｆｉｃｅ中的ＶＢＡ（ＶｉｓｕａｌＢａｓ．ｉｃｆｏｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）宏语言在常用软件Ｅｘｃｅｌ中进行混合编程，充分发挥电子表格自动计算、重算及函数等功能，以极少的程序编写量在电子表格中再现精馏塔各塔板上气、液相组成及温度随时间的变化情况，做到了仿真过程的即时化、可视化。 ２恒回流比的间歇精馏数学模型的建立 恒回流比间歇精馏是非稳态过程，随着蒸馏的进行，塔 万方数据
化工仿真技术实习报告 实习名称：间歇反应 学院： 专业： 班级： 姓名：学号 指导教师： 日期：年月日
一、实验目的 1、熟习间歇反应的操作方法； 2、掌握间歇反应系统各部分的作用及操作，加深对间歇反应的了解； 3、了解间歇反应系统的一些常见故障及排除方法和技巧。 二、实验内容 1、工艺流程简介 间歇反应过程在精细化工、制药、催化剂制备、染料中间体等行业应用广泛。本间歇反应的物料特性差异大；多硫化钠需要通过反应制备；反应属放热过程，由于二硫化碳的饱和蒸汽压随温度上升而迅猛上升，冷却操作不当会发生剧烈爆炸；反应过程中有主副反应的竞争，必须设法抑制副反应，然而主反应的活化能较高，又期望较高的反应温度。如此多种因素交织在一起，使本间歇反应具有典型代表意义。 在叙述工艺过程之前必须说明，选择某公司有机厂的硫化促进剂间歇反应岗位为参照，目的在于使本仿真培训软件更具有工业背景，但并不拘泥于该流程的全部真实情况。为了使软件通用性更强，对某些细节作了适当的变通处理和简化。 有机厂缩合反应的产物是橡胶硫化促进剂DM的中间产品。它本身也是一种硫化促进剂，称为M，但活性不如DM。 DM是各种橡胶制品的硫化促进剂，它能大大加快橡胶硫化的速度。硫化作用能使橡胶的高分子结构变成网状，从而使橡胶的抗拉断力、抗氧化性、耐磨性等加强。它和促进剂D合用适用于棕色橡胶的硫化，与促进剂M合用适用于浅色橡胶硫化。 本间歇反应岗位包括了备料工序和缩合工序。基本原料为四种：硫化钠（Na2S ）、硫磺（S）、邻硝基氯苯（C6H4ClNO2）及二硫化碳（CS2）。 备料工序包括多硫化钠制备与沉淀，二硫化碳计量，邻氯苯计量。 1、多硫化钠制备反应 此反应是将硫磺（S）、硫化钠（Na2S ）和水混合，以蒸汽加热、搅拌，在常压开口容器中反应，得到多硫化钠溶液。反应时有副反应发生, 此副反应在加热接近沸腾时才会有显著的反应速度。因此，多硫化钠制 备温度不得超过85℃。 多硫化钠的含硫量以指数n表示。实验表明，硫指数较高时，促进剂的缩合反应产率提高。但当n增加至4时，产率趋于定值。此外，当 硫指数过高时，缩合反应中析出游离硫的量增加，容易在蛇管和夹套传 热面上结晶而影响传热，使反应过程中压力难于控制。所以硫指数应取 适中值。 2、二硫化碳计量 二硫化碳易燃易爆，不溶于水，密度大于水。因此，可以采用水封隔绝空气保障安全。同时还能利用水压将储罐中的二硫化碳压至高位槽。 高位槽具有夹套水冷系统。 3、邻硝基氯苯计量 邻硝基氯苯熔点为31.5℃，不溶于水，常温下呈固体状态。为了便于管道输送和计量，必须将其熔化，并保存于具有夹套蒸汽加热的储罐
,,, 第六章间歇反应 一、工艺流程简介 间歇反应过程在精细化工、制药、催化剂制备、染料中间体等行业应用广泛。本间歇反应的物料特性差异大；多硫化钠需要通过反应制备；反应属放热过程，由于二硫化碳的饱和蒸汽压随温度上升而迅猛上升，冷却操作不当会发生剧烈爆炸；反应过程中有主副反应的竞争，必须设法抑制副反应，然而主反应的活化能较高，又期望较高的反应温度。如此多种因素交织在一起，使本间歇反应具有典型代表意义。 在叙述工艺过程之前必须说明，选择某公司有机厂的硫化促进剂间歇反应岗位为参照，目的在于使本仿真培训软件更具有工业背景，但并不拘泥于该流程的全部真实情况。为了使软件通用性更强，对某些细节作了适当的变通处理和简化。 有机厂缩合反应的产物是橡胶硫化促进剂DM的中间产品。它本身也是一种硫化促进剂，称为M，但活性不如DM。 DM是各种橡胶制品的硫化促进剂，它能大大加快橡胶硫化的速度。硫化作用能使橡胶的高分子结构变成网状，从而使橡胶的抗拉断力、抗氧化性、耐磨性等加强。它和促进剂D合用适用于棕色橡胶的硫化，与促进剂M合用适用于浅色橡胶硫化。 本间歇反应岗位包括了备料工序和缩合工序。基本原料为四种：硫化钠（Na2S）、硫磺（S）、邻硝基氯苯（C6H4ClNO2）及二硫化碳（CS2）。 备料工序包括多硫化钠制备与沉淀，二硫化碳计量，邻氯苯计量。 1．多硫化钠制备反应 此反应是将硫磺（S）、硫化钠（Na2S ）和水混合，以蒸汽加热、搅拌，在常压开口容器中反应，得到多硫化钠溶液。反应时有副反应发生,此副反应在加热接近沸腾时才会有显著的反应速度。因此，多硫化钠制备温度不得超过85℃。 多硫化钠的含硫量以指数n表示。实验表明，硫指数较高时，促进剂的缩合反应产率提高。但当n增加至4时，产率趋于定值。此外，当硫指数过高时，缩合反应中析出游离硫的量增加，容易在蛇管和夹套传热面上结晶而影响传热，使反应过程中压力难于控制。所以硫指数应取适中值。 2．二硫化碳计量 二硫化碳易燃易爆，不溶于水，密度大于水。因此，可以采用水封隔绝空气保障安全。同时还能利用水压将储罐中的二硫化碳压至高位槽。高位槽具有夹套水冷系统。3．邻硝基氯苯计量 邻硝基氯苯熔点为31.5℃，不溶于水，常温下呈固体状态。为了便于管道输送和计量，必须将其熔化，并保存于具有夹套蒸汽加热的储罐中。计量时，利用压缩空气将液态邻硝基氯苯压至高位槽，高位槽也具有夹套保温系统。 4．缩合反应工序 缩合工序历经下料、加热升温、冷却控制、保温、出料及反应釜清洗阶段。 邻硝基氯苯、多硫化钠和二硫化碳在反应釜中经夹套蒸汽加入适度的热量后，将发生复杂的化学反应，产生促进剂M的钠盐及其副产物。缩合反应不是一步合成，实践证明还
间歇过程优化及应用 一、间歇过程概述 按照最终产品的输出形式，工业加工过程可分为连续、离散和间歇过程。间歇过程在化工生产和人们日常生活中占有重要地位。间歇过程既不是连续过程也不是离散过程，但兼有两者特点。通常将间歇过程定义为：将有限的物料，按照规定的加工顺序，在一个或多个设备中加工，以获得有限产品的加工过程。如果需要更多的产品，则需要重复该过程。 间歇过程广泛应用于精细化工、生物制品、药品生产、农产品深加工等领域。近年来, 为适应多品种、多规格和高质量的市场要求,间歇过程生产重新受到重视, 国外还出现了较大规模的间歇生产, 针对间歇过程的优化和先进控制的研究也出现了新的热潮。在普通工业过程中间歇过程也有广泛的应用。 间歇过程中的优化问题主要包括针对间歇过程单元的操作优化及针对间歇过程装置级的设计优化或优化调度两大方面。在最优操作轨线确定的条件下, 间歇单元的最优化体现为跟踪控制, 目标是如何使过程变量快速准确地跟踪既定轨迹, 从而满足优化指标的要求。 二、间歇过程的优化及其应用 间歇过程单元是间歇过程的最小组成单位, 是实施优化和先进控制的基础。常见的间歇单元主要有间歇反应过程、间歇精馏过程及间歇干燥过程等,在操作上又有各种半间歇和全间歇的形式。虽然操作方式不同, 但这些间歇过程单元都具有一些共同的特性: 没有稳定的工点, 运行时间有限, 运行具有重复性等。没有稳定的工作点给控制和优化带来了很多困难, 而运行时间的有限性和操作的重复性是可以利用的优势。另外, 间歇过程的建模相对连续过程具有更多的不便, 这是因为间歇过程单元的灵活性决定了加工产品随时可能改变, 不具备辨识模型所需的大量实验和时间条件。因此, 较新的研究往往是基于简化模型的, 然后在各种反馈设计和方法上下功夫。随着现代测量技术的进步, 传统的基于离线过程建模的优化转向了基于实时测量的闭环优化, 其特点是将优化所使用的过程模型的辨识和更新建立于在线测量、软测量、滤波等基础上。而优化的策略也从基于模型的向基于测量值的转变。 间歇过程单元的优化通常是以提高产品的质量、产量或缩短运行时间等为目标, 目标的实现一般由最佳操作轨线来保证。所谓的操作轨线, 指的是过程中易于测量的控制变量如温度、流量等的变化曲线。间歇过程单元的控制变量一
间歇过程优化与先进控制综述 陈治纲,许 超,邵惠鹤 (上海交通大学自动化系,上海,200030) 摘要: 总结近年来间歇过程操作优化和设计优化中出现的各种新方法,以及在优化问题求解中使用的各种 先进控制策略,反映间歇过程最优化和先进控制的最新研究方向。重点介绍间歇过程单元的操作优化和控制,兼顾在线稳态优化和动态优化。对新的研究方法提出展望。 关键词: 间歇过程;优化;先进控制 中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:100023932(2003)(03)20001206 1 引 言间歇过程(Batch Processes )广泛应用于精细化工、生物制品、药品生产、农产品深加工等领域。近年来,为适应多品种、多规格和高质量的市场要求,间歇过程生产重新受到重视,国外还出现了较大规模的间歇生产,针对间歇过程的优化和先进控制的研究也出现了新的热潮。在普通工业过程中间歇过程所占的比例如表1所示 [1] 。 表1 工业生产中采用间歇生产过程与连续生产过程的比例 工业部门生产方式 间歇生产过程 连续生产过程 化工45%55%食品和饮料65%35%医药80%20%冶金35%65%玻璃和水泥35%65%造纸 15% 85% 间歇生产也是一种很古老的生产方式。当前,特别是国内的大多数间歇生产过程自动化水平普遍较低。为提高市场竞争力,节约生产成本,并兼顾环保的要求,在间歇生产中推行各种优化方法和先进控制策略成为迫切的需要。计算机的飞速发展,测量技术的进步和各种非线性优化算法的成熟为间歇过程中先进算法和技术的应用提供了坚实的保障。 现代控制技术的进步和现代化生产对过程优化要求的不断提高,使控制和优化的关系越来越密不可分,对于间歇过程尤其如此。一方面,由于过程模型的不确定性不可避免和各种干扰的存在,间歇过 程的优化问题一般要求在线、实时地进行,而这一“动态”特性可以借助于一些先进的控制方法来实现;另一方面,先进控制算法往往具有基于模型的、含有某种优化性能指标的特点,其实施过程中需要对出现的优化问题进行实时求解。基于上述原因,在本文中一般将优化和控制问题放在一起进行叙述,仅将间歇过程单元的轨迹跟踪问题作为控制问题进行讨论。另外,本文提到的优化和先进控制策略均是从控制工程师的角度出发进行讨论,对工艺上的问题不做论述。 间歇过程中的优化问题主要包括针对间歇过程单元的操作优化及针对间歇过程装置级的设计优化或优化调度两大方面。在最优操作轨线确定的条件下,间歇单元的最优化体现为跟踪控制,目标是如何使过程变量快速准确地跟踪既定轨迹,从而满足优化指标的要求。 2 间歇过程单元的操作优化2.1 概 述 间歇过程单元是间歇过程的最小组成单位,是实施优化和先进控制的基础。常见的间歇单元主要有间歇反应过程、间歇精馏过程及间歇干燥过程等,在操作上又有各种半间歇和全间歇的形式。虽然操作方式不同,但这些间歇过程单元都具有一些共同的特性:没有稳定的工作点,运行时间有限,运行具 收稿日期:2002212208 基金项目:本文研究受“十?五”国家攻关项目“流程工业生产过程的先进控制系统”项目资助(2001BA201A04) 综述与评论 化工自动化及仪表,2003,30(3):1～6 Control and Instruments in Chemical Industry
9.7 间歇精馏 9.7.1 间歇精馏过程的特点 当混合液的分离要求较高而料液品种或组成经常变化时，采用间歇精馏的操作方式比较灵活机动。从精馏装置看，间歇精馏与连续精馏大致相同。作间歇精馏时，料液成批投入精馏釜，逐步加热气化，待釜液组成降至规定值后将其一次排出。由此不难理解，间歇精馏过程具有如下特点。 ① 间歇精馏为非定态过程。在精馏过程中，釜液组成不断降低。若在操作时保持回流比不变，则馏出液组成将随之下降；反之，为使馏出液组成保持不变，则在精馏过程中应不断加大回流比。为达到预定的要求，实际操作可以灵活多样。例如，在操作初期可逐步加大回流比以维持馏出液组成大致恒定；但回流比过大，在经济上并不合理。故在操作后期可保持回流比不变，若所得的馏出液不符合要求，可将此部分产物并入下一批原料再次精馏。 此外，由于过程的非定态性，塔身积存的液体量（持液量）的多少将对精馏过程及产品的数量有影响。为尽量减少持液量，间歇精馏往往采用填料塔。 ② 间歇精馏时全塔均为精馏段，没有提馏段。因此，获得同样的塔顶、塔底组成的产品，间歇精馏的能耗必大于连续精馏。 间歇精馏的设计计算方法，首先是选择基准状态（一般以操作的始态或终态）作设计计算，求出塔板数。然后按给定的塔板数，用操作型计算的方法，求取精馏中途其他状态下的回流比或产品组成。 为简化起见，在以下计算中均不计塔板上液体的持液量对过程的影响，即取持液量为零。 9.7.2 保持馏出液组成恒定的间歇精馏 设计计算的命题为：已知投料量F 及料液组成F x ，保持指定的馏出液组成D x 不变，操作至规定的釜液组成W x 或回收率η，选择回流比的变化范围，求理论板数。 1．确定理论板数 间歇精馏塔在操作过程中的塔板数为定植。D x 不变但W x 不断下降，即分离要求逐渐提高。因此，所设计的精馏塔应能满足过程的最大分离要求，设计应以操作终了时的釜液组成W x 为计算基准。 间歇精馏的操作先线如图9-48所示。在操作终了时，将组成为W x 的釜液提浓至D x 必有一最小回流比，在此回流比下需要的理论板数为无穷多。由图9-48b 可知，一般情况下此最小回流比m in R 为 W W W D m in x y y x R --= 为使塔板数保持在合理范围内，操作终了的回流比终R 应大于上式m in R 的某一倍数。此最终回流比的选择
第四章间歇反应 一、工艺流程简介 间歇反应过程在精细化工、制药、催化剂制备、染料中间体等行业应用广泛。本间歇反应的物料特性差异大；多硫化钠需要通过反应制备；反应属放热过程，由于二硫化碳的饱和蒸汽压随温度上升而迅猛上升，冷却操作不当会发生剧烈爆炸；反应过程中有主副反应的竞争，必须设法抑制副反应，然而主反应的活化能较高，又期望较高的反应温度。如此多种因素交织在一起，使本间歇反应具有典型代表意义。 在叙述工艺过程之前必须说明，选择某公司有机厂的硫化促进剂间歇反应岗位为参照，目的在于使本仿真培训软件更具有工业背景，但并不拘泥于该流程的全部真实情况。为了使软件通用性更强，对某些细节作了适当的变通处理和简化。 有机厂缩合反应的产物是橡胶硫化促进剂DM的中间产品。它本身也是一种硫化促进剂，称为M，但活性不如DM。 DM是各种橡胶制品的硫化促进剂，它能大大加快橡胶硫化的速度。硫化作用能使橡胶的高分子结构变成网状，从而使橡胶的抗拉断力、抗氧化性、耐磨性等加强。它和促进剂D合用适用于棕色橡胶的硫化，与促进剂M合用适用于浅色橡胶硫化。 本间歇反应岗位包括了备料工序和缩合工序。基本原料为四种：硫化钠（Na2S）、硫磺（S）、邻硝基氯苯（C6H4ClNO2）及二硫化碳（CS2）。 备料工序包括多硫化钠制备与沉淀，二硫化碳计量，邻氯苯计量。 1．多硫化钠制备反应 此反应是将硫磺（S）、硫化钠（Na2S ）和水混合，以蒸汽加热、搅拌，在常压开口容器中反应，得到多硫化钠溶液。反应时有副反应发生,此副反应在加热接近沸腾时才会有显著的反应速度。因此，多硫化钠制备温度不得超过85℃。 多硫化钠的含硫量以指数n表示。实验表明，硫指数较高时，促进剂的缩合反应产率提高。但当n增加至4时，产率趋于定值。此外，当硫指数过高时，缩合反应中析出游离硫的量增加，容易在蛇管和夹套传热面上结晶而影响传热，使反应过程中压力难于控制。所以硫指数应取适中值。 2．二硫化碳计量 二硫化碳易燃易爆，不溶于水，密度大于水。因此，可以采用水封隔绝空气保障安全。同时还能利用水压将储罐中的二硫化碳压至高位槽。高位槽具有夹套水冷系统。3．邻硝基氯苯计量 邻硝基氯苯熔点为31.5℃，不溶于水，常温下呈固体状态。为了便于管道输送和计量，必须将其熔化，并保存于具有夹套蒸汽加热的储罐中。计量时，利用压缩空气将液态邻硝基氯苯压至高位槽，高位槽也具有夹套保温系统。 4．缩合反应工序 缩合工序历经下料、加热升温、冷却控制、保温、出料及反应釜清洗阶段。 邻硝基氯苯、多硫化钠和二硫化碳在反应釜中经夹套蒸汽加入适度的热量后，将发生复杂的化学反应，产生促进剂M的钠盐及其副产物。缩合反应不是一步合成，实践证明还伴