叔丁醇钠是一种重要的有机碱,常用作有机合成中间体及医药中间体。虽然关于合成叔丁醇钠的方法和工艺路线有一些理论和实验室研究,但是真正适合工业化生产的路线不多。常州吉恩药业有限公司提出了金属法合成碱金属醇盐的改进方案,采用釜式反应器生产出颗粒状的叔丁醇钠,并建设了 5000吨/年叔丁醇钠生产装置,生产成本较国外工艺大大降低,实现了颗粒状叔丁醇钠的工业化生产。但是,颗粒状叔丁醇钠的生产也存在着一些问题:(1)釜式反应器内搅拌装置存在严重的功耗问题;(2)单釜生产周期太长,需要30 h,直接影响了生产效率与经济效益。针对这些问题,本文通过数值模拟,对釜内流场分布、速度分布、湍流性能以及功率消耗等进行了分析,为叔丁醇钠釜式反应器搅拌装置的优化设计提供了参考。针对单釜生产周期的问题,本文通过实验研究分析了影响叔丁醇钠生产时间的原因,并提出了优化方案。首先通过Fluent软件对叔丁醇钠釜式反应器进行了数值模拟,考察了六叶圆盘涡轮桨、六叶开启涡轮桨、企业目前使用的45°下推式斜叶桨以及45°上推式斜叶桨这四种搅拌桨的搅拌效果与功率消耗,综合比较发现六叶开启涡轮搅拌桨具有较好的性能,最适合于叔丁醇钠的生产。然后针对六叶开启涡轮搅拌桨在釜式反应器中的不同安装高度进行了数值模拟,发现对于直径为lm、液位为lm的反应釜,在一定高度范围内,随着搅拌桨安装高度的增大,釜内流体的流型逐渐从单环流变为双环流,并且功率逐渐增大。总体考虑,对这类反应器,搅拌桨安装高度应在0.35m。在工艺条件不变的情况下,叔丁醇钠的单釜生产时间由30h缩短到26.5h,相应功耗降低12%。通过对叔丁醇钠单釜生产周期影响因素的分析,确定造成叔丁醇钠生产周期长的主要原因是叔丁醇钠生产中反应和脱溶耗时过长。针对这个问题,本文进行了单因素实验和三因素三水平的正交实验,结果表明,当采用如下实验条件:钠的形状为钠丝,搅拌方式为变频,高沸点溶剂为混合三甲苯,脱溶真空度为0.09MPa,催化剂C为催化剂时,叔丁醇钠的单釜生产时间由原来的26.5h缩短到12.52h,生产时间缩短了 50%多。本文所做工作为叔丁醇钠的合成生产工艺及设备提供了优化设计方案,为相关产品生产过程的优化节能提供了参考数据。