【正文】 硫化鈉的含硫量以指數(shù)n表示。實驗表明，硫指數(shù)較高時，促進劑的縮合反應(yīng)產(chǎn)率提高。但當(dāng)n增加至4時，產(chǎn)率趨于定值。此外，當(dāng)硫指數(shù)過高時，縮合反應(yīng)中析出游離硫的量增加，容易在蛇管和夾套傳熱面上結(jié)晶而影響傳熱，使反應(yīng)過程中壓力難于控制。所以硫指數(shù)應(yīng)取適中值。2．二硫化碳計量二硫化碳易燃易爆，不溶于水，密度大于水。因此，可以采用水封隔絕空氣保障安全。同時還能利用水壓將儲罐中的二硫化碳壓至高位槽。高位槽具有夾套水冷系統(tǒng)。3．鄰硝基氯苯計量℃，不溶于水，常溫下呈固體狀態(tài)。為了便于管道輸送和計量，必須將其熔化，并保存于具有夾套蒸汽加熱的儲罐中。計量時，利用壓縮空氣將液態(tài)鄰硝基氯苯壓至高位槽，高位槽也具有夾套保溫系統(tǒng)。4．縮合反應(yīng)工序縮合工序歷經(jīng)下料、加熱升溫、冷卻控制、保溫、出料及反應(yīng)釜清洗階段。鄰硝基氯苯、多硫化鈉和二硫化碳在反應(yīng)釜中經(jīng)夾套蒸汽加入適度的熱量后，將發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生促進劑M的鈉鹽及其副產(chǎn)物?？s合反應(yīng)不是一步合成，實踐證明還伴有副反應(yīng)發(fā)生。縮合收率的大小與這個副反應(yīng)有密切關(guān)系。當(dāng)硫指數(shù)較低時，反應(yīng)是向副反應(yīng)方向進行。主反應(yīng)的活化能高于副反應(yīng)，因此提高反應(yīng)溫度有利于主反應(yīng)的進行。但在本反應(yīng)中若升溫過快、過高，將可能造成不可遏制的爆炸而產(chǎn)生危險事故。保溫階段之目的是盡可能多地獲得所期望的產(chǎn)物。為了最大限度地減少副產(chǎn)物的生成，必須保持較高的反應(yīng)釜溫度。操作員應(yīng)經(jīng)常注意釜內(nèi)壓力和溫度，當(dāng)溫度壓力有所下降時，應(yīng)向夾套內(nèi)通入適當(dāng)蒸汽以保持原有的釜溫、釜壓?？s合反應(yīng)歷經(jīng)保溫階段后，接著利用蒸汽壓力將縮合釜內(nèi)的料液壓入下道工序。出料完畢，用蒸汽吹洗反應(yīng)釜，為下一批作業(yè)做好準(zhǔn)備。本間歇反應(yīng)崗位操作即告完成。操作步驟 檢查各開關(guān)、手動閥門是否關(guān)閉。2．多硫化鈉制備① 打開硫化堿閥HV1，向多硫化鈉制備反應(yīng)器R1注入硫化堿，關(guān)閉閥HV1.② 打開熔融硫閥HV2，向多硫化鈉制備反應(yīng)器R1注入硫磺，,關(guān)閉HV2。③ 打開水閥HV3，關(guān)閉HV3。④ 開啟多硫化鈉制備反應(yīng)器攪拌電機M1開關(guān)M01。⑤ 打開多硫化鈉制備反應(yīng)器R1蒸汽加熱閥HV4，使溫度T1上升至81~84℃（升溫需要一定時間，可利用此時間差完成其他操作）。保持?jǐn)嚢?分鐘（實際為3小時）。注意當(dāng)反應(yīng)溫度T1超過85℃時將使副反應(yīng)加強，此種情況會報警扣分。⑥ 開啟多硫化鈉輸送泵M3的電機開關(guān)M03，將多硫化鈉料液全部打入沉淀槽F1，靜置5分鐘（實際為4小時）備用。3． 鄰硝基氯苯計量備料① 檢查并確認通大氣泄壓閥V6是否關(guān)閉。② 檢查并確認鄰硝基氯苯計量槽F4下料閥V12是否關(guān)閉。③ 打開上料閥HV7。④ 開啟并調(diào)整壓縮空氣進氣閥HV5。觀察鄰硝基氯苯計量槽F4液位H5逐漸上升，且鄰硝基氯苯儲罐液位H4略有下降。由于計量槽裝有溢流管，液位一旦達到此高度將不再上升。但如果不及時關(guān)閉HV7，則儲罐液位H4會繼續(xù)下降。注意儲罐液位下降過多，將被認為操作失誤而扣分。⑤ 壓料完畢，關(guān)閉HV7及HV5。打開泄壓閥V6。如果忘記打開V6，會被認為操作失誤而扣分。4． 二硫化碳計量備料① 檢查并確認通水池的泄壓閥V8是否關(guān)閉。② 檢查并確認二硫化碳計量槽F5下料閥V14是否關(guān)閉。③ 打開上料閥HV10。④ 開啟并調(diào)整自來水閥HV9，使二硫化碳計量槽F5液位H7上升。此時二硫化碳儲罐液位H6略有下降。由于計量槽裝有溢流管，液位將不再上升。但若不及時關(guān)閉HV10，則儲罐液位H6會繼續(xù)下降，此種情況會被認為操作失誤而扣分。⑤ 壓料完畢，關(guān)閉閥門HV10及HV9。打開泄壓閥V8。如果忘記打開V8會被認為操作失誤而扣分。5． 向縮合反應(yīng)釜加入三種物料① 檢查并確認反應(yīng)釜R2放空閥HV21是否開啟，否則會引起計量槽下料不暢。② 檢查并確認反應(yīng)釜R2進料閥V15是否打開。③ 打開管道冷卻水閥V13約5秒，使下料管冷卻后關(guān)閉V13。④ 打開二硫化碳計量槽F5下料閥V14，觀察計量槽液位因高位勢差下降，即關(guān)閉V14。⑤ 再次開啟冷卻水閥V13約5秒，將管道中殘余的二硫化碳沖洗入反應(yīng)釜，關(guān)V13。⑥ 開啟管路蒸汽加熱閥V11約5秒，使下料管預(yù)熱，關(guān)閉V11。⑦ 打開鄰硝基氯苯計量槽F4下料閥V12，觀察液位指示儀，即關(guān)V12。⑧ 再次開啟管路蒸汽加熱閥V11約5秒。將管道中殘余的鄰硝基氯苯?jīng)_洗干凈，即關(guān)閉V11。關(guān)閉閥V15，全關(guān)反應(yīng)釜R2放空閥HV21。⑨ 檢查并確認反應(yīng)釜R2進料閥V16是否開啟。⑩ 啟動多硫化鈉輸送泵M4電機開關(guān)M04，將沉淀槽F1靜置后的料液打入反應(yīng)釜R2。 m 時，必須及時關(guān)泵，否則反 應(yīng)釜液位H3會繼續(xù)上升， m 時,將引起液位超限報警扣分。⑾ m 時，必須補加多硫化鈉，直至合格。否則軟件設(shè)定不反應(yīng)。6． 縮合反應(yīng)操作本部分難度較大，能夠訓(xùn)練學(xué)員分析能力、決策能力和應(yīng)變能力。需通過多次反應(yīng)操作，并根據(jù)親身體驗到的間歇反應(yīng)過程動力學(xué)特性，總結(jié)出最佳操作方法。① 認真且迅速檢查并確認：放空閥HV21，進料閥V1V16，出料閥V20是否關(guān)閉。② 開啟反應(yīng)釜R2攪拌電機M02，觀察釜內(nèi)溫度T已經(jīng)略有上升。③ 適當(dāng)打開夾套蒸汽加熱閥HV17，觀察反應(yīng)釜內(nèi)溫度T逐漸上升。注意加熱量的調(diào)節(jié)應(yīng)使溫度上升速度適中。加熱速率過猛會使反應(yīng)后續(xù)的劇烈階段失控而產(chǎn)生超壓事故。加熱速率過慢會使反應(yīng)停留在低溫壓，副反應(yīng)會加強，影響主產(chǎn)物產(chǎn)率。反應(yīng)釜溫度和壓力是確保反應(yīng)安全的關(guān)鍵參數(shù)，所以必須根據(jù)溫度和壓力的變化來控制反應(yīng)的速率。④ 當(dāng)溫度T上升至45℃左右應(yīng)停止加熱，關(guān)閉夾套蒸汽加熱閥HV17。反應(yīng)此時已被深度誘發(fā)，并逐漸靠自身反應(yīng)的放熱效應(yīng)不斷加快反應(yīng)速度。⑤ 操作學(xué)員應(yīng)根據(jù)具體情況，主要是根據(jù)反應(yīng)釜溫度T上升的速率， ~ ℃/s 以內(nèi)，當(dāng)反應(yīng)釜溫度T上升至65℃左右()，間斷小量開啟夾套冷卻水閥門HV18及蛇管冷卻水閥門HV19,控制反應(yīng)釜的溫度和壓力上升速度，提前預(yù)防系統(tǒng)超壓。在此特別需要指出的是：開啟HV18和HV19的同時,應(yīng)當(dāng)觀察夾套冷卻水出口溫度T2和蛇管冷卻水出口溫度T3不得低于60℃。如果低于60℃，反應(yīng)物產(chǎn)物中的硫磺（副產(chǎn)物之一）將會在夾套內(nèi)壁和蛇管傳熱面上結(jié)晶，增大熱阻,影響傳熱，因而大大減低冷卻控制作用。特別是當(dāng)反應(yīng)釜溫度還不足夠高時更易發(fā)生此種現(xiàn)象。反應(yīng)釜溫度大約在90℃()以下副反應(yīng)速率大于主反應(yīng)速率, 反應(yīng)釜溫度大約在90℃以上主反應(yīng)速率大于副反應(yīng)速率。⑥ 反應(yīng)預(yù)計在95~110℃（~ MPa）進入劇烈難控的階段。學(xué)員應(yīng)充分集中精力并加強對HV18和HV19的調(diào)節(jié)。這一階段學(xué)員既要大膽升壓，又要謹(jǐn)慎小心防止超壓。為使主反應(yīng)充分進行，并盡量減弱副反應(yīng)，應(yīng)使反應(yīng)溫度維持在121℃（ MPa左右）。但壓力維持過高， MPa(反應(yīng)溫度超過128℃),將會報警扣分。⑦ 如果反應(yīng)釜壓力P上升過快，已將HV18和HV19開到最大，仍壓制不住壓力的上升，可迅速打開高壓水閥門V25及高壓水泵電機開關(guān)M05，進行強制冷卻。⑧ 如果開啟高壓水泵后仍無法壓制反應(yīng)， MPa(反應(yīng)溫度超過130℃)以上時，應(yīng)立刻關(guān)閉反應(yīng)釜R2攪拌電機M2。此時物料會因密度不同而分層，反應(yīng)速度會減緩，如果強制冷卻及停止攪拌奏效，一旦壓力出現(xiàn)下降趨勢，應(yīng)關(guān)閉V25及高壓水泵開關(guān)M05，同時開啟反應(yīng)釜攪拌電機開關(guān)M02。⑨ 如果操作不按規(guī)程進行，特別是前期加熱速率過猛，加熱時間過長，冷卻又不及時，反應(yīng)可能進入無法控制的狀態(tài)。即使采取了第⑦、第⑧項措施還控制不住反應(yīng)壓力， MPa 已屬危險超壓狀態(tài)，將會再次 報警扣分。此時應(yīng)迅速打開放空閥HV21，強行泄放反應(yīng)釜壓力。由于打開放空閥會使部分二硫化碳蒸汽散失（當(dāng)然也污染大氣），所以壓力一旦有所下降，應(yīng)立刻關(guān)閉HV21，若關(guān)閉閥HV21壓力仍上升，可反復(fù)數(shù)次。需要指出，二硫化碳的散失會直接影響主產(chǎn)物產(chǎn)率。⑩ 如果第⑦、⑧、⑨三種應(yīng)急措施都不能見效， MPa，將被認定為反應(yīng)器爆炸事故。此時緊急事故報警閃光，仿真軟件處于凍結(jié)狀態(tài)。成績?yōu)榱惴?。反?yīng)保溫階段如果控制合適，反應(yīng)歷經(jīng)劇烈階段之后，壓力P、溫度T會迅速下降。此時應(yīng)逐步關(guān)小冷 卻水閥HV18和HV19，使反應(yīng)釜溫度保持在120℃（~ MPa左右），不斷調(diào)整直至全部關(guān)閉掉HV18和HV19。當(dāng)關(guān)閉HV18和HV19后出現(xiàn)壓力下降時，可適當(dāng)打開夾套蒸汽加熱閥HV17，仔細調(diào)整，使反應(yīng)釜溫度始終保持在120℃（~ MPa）5~10分鐘（實際為2~3小時）。保溫之目的在于使反應(yīng)盡可能充分地進行，以便達到盡可能高的主產(chǎn)物產(chǎn)率。此刻是觀看開車成績的最佳時刻。教師可參考記錄曲線綜合評價學(xué)員開車水平。出料及清洗反應(yīng)器① 完成保溫后，即可進入出料及反應(yīng)釜清洗階段。首先打開放空閥HV21約10秒（實際為2～5分鐘），放掉釜內(nèi)殘存的可燃氣體及硫化氫。② 關(guān)閉放空閥HV21。打開出料增壓蒸汽閥V23， MPa以上。③ 打開出料管預(yù)熱閥V22及V24約10秒（實際為2～5分鐘）。關(guān)閉V22及V24。④立即打開出料閥V20，觀察反應(yīng)釜液位H3逐漸下降，但釜內(nèi)壓力不變。， MPa左右，保持10秒充分吹洗反應(yīng)釜及出料管。⑤ 關(guān)閉出料管V20及蒸汽增壓閥V23。⑥ 打開蒸汽閥V24及放空閥HV21吹洗反應(yīng)釜10秒（實際為2～5分鐘）。關(guān)閉閥門V24。至此全部反應(yīng)崗位操作完畢，可進入操作下一批反應(yīng)的準(zhǔn)備工作。事故設(shè)置及排除為了訓(xùn)練學(xué)員在事故狀態(tài)下的應(yīng)變及正確處理能力，本仿真軟件可以隨機設(shè)定5種常見事故的狀態(tài)，每次設(shè)定其中的任一個。由于間歇過程不存在正常工況，事故應(yīng)在開車前設(shè)置。5種事故的現(xiàn)象、排除方法和合格標(biāo)準(zhǔn)分述如下。1．壓力表堵故障（F2)事故現(xiàn)象：由于產(chǎn)物中有硫磺析出，壓力表測壓管口堵塞的事故時有發(fā)生。其現(xiàn)象是無論反應(yīng)如何進行，壓力指示P不變。此時如果學(xué)員不及時發(fā)現(xiàn)，一直加熱，會導(dǎo)致超壓事故。排除方法：發(fā)現(xiàn)壓力表堵后，應(yīng)立即轉(zhuǎn)變?yōu)橐苑磻?yīng)釜溫度T為主參數(shù)控制反應(yīng)的進行。幾個關(guān)鍵反應(yīng)階段的參考數(shù)據(jù)如下。① 升溫至45℃～55℃應(yīng)停止加熱。② 65℃～75℃開始冷卻。③ 反應(yīng)劇烈階段約維持在115℃左右。④ 反應(yīng)溫度大于128℃ MPa，已處于事故狀態(tài)。⑤ 反應(yīng)溫度大于150℃ MPa。⑥ 反應(yīng)溫度大于160℃ MPa，已接近爆炸事故。合格標(biāo)準(zhǔn)：按常規(guī)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)記分。2．無鄰硝基氯苯（F3）事故現(xiàn)象：由于液位計失靈或鄰硝基氯苯儲罐中料液已壓空，而錯壓了混有鐵銹的水。從顏色上很難同鄰硝基氯苯區(qū)分。這種故障在現(xiàn)場時有發(fā)生。主要現(xiàn)象將在反應(yīng)過程中表現(xiàn)出來。由于反應(yīng)釜中的二硫化碳只要加熱，壓力則迅速上升，一旦冷卻，壓力立即下降。反應(yīng)釜中并無任何反應(yīng)進行。排除方法：根據(jù)現(xiàn)象確認反應(yīng)釜無鄰硝基氯苯后，首先開大冷卻水量，使反應(yīng)釜內(nèi)溫度下降至25℃以下。在現(xiàn)場必須重新取樣分析，確定補料量及補料措施后重新開車。在仿真培訓(xùn)器上為了提高培訓(xùn)效率，只需按動“補料處理”鍵FBL，即可重新開始反應(yīng)。合格標(biāo)準(zhǔn)：學(xué)員必須能夠及時發(fā)現(xiàn)事故，并判斷反應(yīng)釜內(nèi)無鄰硝基氯苯，立刻采取降溫措施，停攪拌，按動“補料處理”鍵FBL，再按常規(guī)情況重新完成反應(yīng)為合格。3．無二硫化碳（F4）事故現(xiàn)象：由于液位計失靈或操作失誤把水當(dāng)成料液，使反應(yīng)釜中無二硫化碳。此時僅有副反應(yīng)單獨進行，溫度上升很快，反應(yīng)也十分劇烈。但由于沒有二硫化碳，反應(yīng)壓力不會大幅度上升，即使反應(yīng)溫度超過160℃， MPa。排除方法：確認反應(yīng)釜無二硫化碳后，首先開大冷卻水量，使反應(yīng)釜內(nèi)溫度下降至25℃以下（省去現(xiàn)場取樣分析）。停攪拌，按動“補料處理”鍵FBL，就可以重新按常規(guī)方法開車反應(yīng)。合格標(biāo)準(zhǔn)：學(xué)員必須能夠及時發(fā)現(xiàn)事故，并判斷反應(yīng)釜內(nèi)無二硫化碳。立刻采取降溫措施，停止攪拌，按動“補料處理”鍵FBL，再按常規(guī)情況重新完成反應(yīng)為合格。4．出料管堵（F5）事故現(xiàn)象：由于產(chǎn)物中有硫磺析出，如果出料閥門漏液，或前一次反應(yīng)出料后沒有沖洗干凈，或主蒸汽壓力過低時出料，則很有可能發(fā)生出料管堵故障。其現(xiàn)象是出料時雖然打開了出料閥，反應(yīng)釜內(nèi)壓力也很高，但反應(yīng)釜內(nèi)液位H3不下降。排除方法：在真實現(xiàn)場，必須沿出料管線檢查堵管位置。用高溫蒸汽吹掃。如果此法無效，只有拆下被堵管用火燒化硫磺，或更換管段及漏料的閥門。在仿真器上用“通管處理”鍵FTG代表以上檢查與處理，即可正常出料。合格標(biāo)準(zhǔn)：及時發(fā)現(xiàn)出料管堵故障，并能立刻按下“通管處理”鍵FTG。5．出料壓力低（F6）事故現(xiàn)象：當(dāng)全廠蒸汽用戶滿負荷時，常出現(xiàn)主蒸汽壓力不足的情況。 MPa， MPa就無法靠蒸汽壓把料液全部壓出反應(yīng)釜。這也是造成出料管堵塞的重要原因。排除方法：可以利用反應(yīng)釜內(nèi)殘余的二硫化碳加熱后會產(chǎn)生較高的飽和蒸汽壓這一物理現(xiàn)象，靠反應(yīng)釜內(nèi)存儲的壓力出料。采用此方法必須注意隨著反應(yīng)釜內(nèi)液位下降，汽化空間逐漸擴大，壓力會降低。所以必須使出料前壓力足夠高，否則會產(chǎn)生出料中途停止的故障。合格標(biāo)準(zhǔn)：能預(yù)先發(fā)現(xiàn)主蒸汽壓力不足。出料時能利用釜內(nèi)壓力將產(chǎn)品料液全部壓出至下道工序。思考題本間歇反應(yīng)經(jīng)歷了幾個階段？每個階段有何特點？ 答：①多硫化鈉制備反應(yīng) 此反應(yīng)是將硫磺（S）、硫化鈉（Na2S）和水混合，以蒸汽加熱、攪拌，在常壓開口容器中反應(yīng)，得到多硫化鈉溶液。反應(yīng)時有副反應(yīng)發(fā)生,此副反應(yīng)在加熱接近沸騰時才會有顯著的反應(yīng)速度。因此，多硫化鈉制備溫度不得超過85℃。多硫化鈉的含硫量以指數(shù)n表示。實驗表明，硫指數(shù)較高時，促進劑的縮合反應(yīng)產(chǎn)率提高。但當(dāng)n增加至4時，產(chǎn)率趨于定值。此外，當(dāng)硫指數(shù)過高時，縮合反應(yīng)中析出游離硫的量增加，容易在蛇管和夾套傳熱面上結(jié)晶而影響傳熱，使反應(yīng)過程中壓力難于控制。所以硫指數(shù)應(yīng)取適中值。②二硫化碳計量二硫化碳易燃易爆，不溶于水，密度大于水。因此，可以采用水封隔絕空氣保障安全。同時還能利用水壓將儲罐中的二硫化碳壓至高位槽。高位槽具有夾套水冷系統(tǒng)。③鄰硝基氯苯計量℃，不溶于水，常溫下呈固體狀態(tài)。為了便于管道輸送和計量，必須將其熔化，并保存于具有夾套蒸汽加熱的儲罐中。計量時，利用壓縮空氣將液態(tài)鄰硝基氯苯壓至高位槽，高位槽也具有夾套保溫系統(tǒng)。④縮