新型反应精馏集成过程与传统反应 精馏过程的比较
新型反应精馏集成过程与传统反应精馏过程的比较
第 30卷
1 新型反应精馏集成过程
1. 1 带侧反应器的反应精馏集成过程 图 1为带侧反应器的反应精馏过程示意图.
侧反应器是将传统反应精馏在塔内发生的反应 移到塔外侧反应器进行 ,从精馏塔板采出液相进 入与之相连的侧反应器 ,反应后进入精馏塔的下 一块塔板. 在精馏塔外完成反应的侧反应器可以 为反应提供最佳化的反应空间 ,解决了对反应的 要求 (如高液体或催化剂持有量 )和分离要求 (如 气 2液界面面积大 ) 不能兼容的问题 ,同时也解决 了催化剂的装填问题 ,突破反应和分离必须在相 同的温度和压力下进行的局限性 ,并且可以根据 工艺需要控制反应量 ,使反应和分 离达到 最佳 匹配.
3 收稿日期 ,吉林长春人 ,硕士生 ,主要研究方向为反应精馏模拟计算 ; 乔 旭 (联系人 ) ,教授 , E2mail: qct@ njut. edu. cn.
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南 京 工 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )
反应精馏是将化学反应与精馏分离 2种过程在 同一设备中进行的耦合过程. 与传统工艺相比 ,反应 精馏具有选择性高 、转化率高 、生产能力高 、产品纯 度高 、投资少 、操作费用低和能耗低等特点 [ 1 ].
然而 ,在同一设备中进行的反应精馏耦合过程 要求化学反应和精馏过程的操作工况 (温度和压 力 )一致. 反应精馏装置的设计与操作复杂 ,因而限 制了该强化过程的应用范围. 为了解决上述问题 ,提 出了在反应精馏塔外集成侧反应器的方法 [ 2 ]. B aur
侧反应器编号 耦合位置 反应体积 /m3
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浅述反应精馏塔的优点及设计
浅述反应精馏塔的优点及设计摘要：反应精馏（Reactive distillation process）是化学反应和分离在同一精馏设备中完成的过程。
目前有皂化、酯化、醚化等多种生产过程实现了反应精馏的集成化操作。
这种操作既可以对难以用普通精馏过程分离的系统，通过添加某种组分，使之与被分离组分发生化学反应，从而实现混合物体系的分离；又可使反应混合体系中的某种组分不断从塔中分离出来，改变系统的相平衡和化学平衡，使之反应继续进行，提高转化率。
关键词：反应精馏塔，优点，设计一、反应精馏塔简介如果将化学反应以及精馏过程合二为一，即在一个设备中同时進行化学反应以及精馏过程，这样便产生了一个新的概念——反应精馏。
反应精馏塔做为化学工艺的一般过程可以分为以下三个部分：原料提纯、化学反应以及产物精制，原料提纯以及产品精制一般涉及分离工程学科的内容，尽管有化学吸附等有化学过程存在，但原料的提纯和精制过程大都属于相态变化的操作，而反应部分则主要涉及催化以及反应工程学科。
（一）反应精馏塔的优点反应精馏过程可以缩短生产流程、减少成本投资；对于多数放热反应还可以利用反应热供分离所需，降低所需能耗；同时作为一种新型分离技术，还可用于某些特殊精馏。
因此，研究反应精馏过程的优化设计具有重要的理论意义和实用价值。
（二）反应精馏塔过程设计Backhaus在1921年提出有关反应精馏的思想。
由于在精馏塔中反应的分离之间存在许多影响因素，即使板数、传热、速率、进料位置、停留时间、催化剂、副产物浓度以及反应物进料配比等参数的很小变化，都可能对过程产生很大影响，所以对该集成过程的研究要困难得多。
因此，早期在反应精馏领域的研究一直以特定体系的数学模拟和实验探索为主。
当生产过程的反应和分离条件与要求确定后，进行化学反应和精馏过程集成化设计的目的是为了确定过程的可行性，合理的设备结构设计参数。
要更好地发挥反应精馏过程的优点，从技术上考虑，反应精馏设备的选型，工艺流程和关键设计参数的选定起着十分关键的作用。
实验十 反应精馏制乙酸乙酯
反应精馏制乙酸乙酯反应精馏就是化学反应与精馏相耦合得化工过程,原料在进行化学反应得同时,用精馏方法分离产物,使反应朝有利于反应产物得方向进行,因此反应精馏能使可逆反应得速率加快,打破平衡限制,提高转化率、与传统生产工艺相比,具有选择性高、平衡转化率高、生产能力高、产品纯度高、投资少、操作费用低、能耗低等优点,因此反应精馏技术引起人们极大关注。
一、实验目得1.了解反应精馏与普通精馏得区别;2.掌握反应精馏过程得操作,学会观察分析反应精馏塔内温度分布与浓度之间得变化关系;3.学会正交实验设计方法优化实验方案。
二、实验原理目前,我国乙酸乙酯得生产主要采用以浓硫酸为催化剂得直接酯化工艺,反应由于受化学平衡得限制,单程转化率较低。
为了提高转化率,生产上往往采用乙醇过量,水洗回收,生产流程长,能耗高。
反应精馏合成酯得过程可分为两类:一类为在塔釜中进行反应,塔身其起精馏产品得作用,催化剂加入釜中,这种过程有连续、间歇之分;另一类为在精馏塔中进行反应,酸与醇分别从塔得不同部位进入塔中,塔身有时有侧线进料、本实验拟以乙酸与乙醇在硫酸作为催化剂条件下利用反应精馏技术制备并提纯乙酸乙酯。
该反应就是典型得平衡控制反应,受平衡转化率限制。
利用反应精馏技术将反应与分离过程结合在一个塔中进行,不但可节省设备、能量与时间,而且由于生成物不断地从反应区中移走,破坏可逆反应得化学平衡,使之对正向反应有利,从而得到高得酯收率与纯度。
ﻩ乙酸与乙醇酯化生产乙酸乙酯与水就是反应精馏技术第一个广泛研究得案例。
这些组分常压沸点见表1、此外,体系中四种组分还相互形成多种恒沸体系,见表２、从表2可见,其中形成得三元恒沸物得恒沸点最低,与乙酸乙酯-水两元恒沸物接近。
在反应精馏过程中, 获得得塔顶产品就是乙酸乙酯—乙醇—水三元混合物。
为了便于后续得提纯操作,要求尽量降低塔顶产品中乙醇得含量, 因此在反应中采用乙酸过量,尽量使乙醇反应完全。
从反应式可知,反应生成得乙酸乙酯与水得质量比约为４.９:l,由于反应本身生成得水也不能通过形成得乙酸乙酯－乙醇－水三元混合物全部从塔顶带出,因此部分反应产生得水与原料9５％乙醇中得水将进入塔釜。
反应精馏过程的研究进展
反应精馏过程的研究进展精馏过程是一种分离混合物中不同组分的常用方法，其基本原理是依据不同组分之间的挥发性差异，在提供热量的作用下，在塔中依次加热、蒸发、冷凝和凝结的过程中实现组分的分离。
精馏技术广泛应用于石油、化工、制药、食品等行业中的物质分离和纯化工艺中。
近年来，精馏过程的研究进展主要集中在以下几个方面：1.过程模拟与优化：建立准确的数学模型和仿真工具，对精馏过程进行全面的模拟与优化。
这可以帮助工程师更好地理解精馏过程的特性，并通过优化操作条件、设计结构参数等手段提高分离效果和能耗效率。
2.新型设备的开发：研究人员通过创新设计新型设备，以提高精馏过程的性能。
例如，引入微型化技术可以实现更高的传热速率和质量传递效率，从而达到更高的分离效果和能耗效率。
同时，采用新材料和新工艺也有助于提高设备的耐腐蚀性、热稳定性和机械强度。
3.过程节能与碳减排：随着低碳经济的推进，研究人员致力于减少精馏过程中的能源消耗和碳排放。
通过改进传热方式、提高系统能效、优化操作参数等手段，可以实现精馏过程的节能与碳减排。
4.智能化与自动化：利用先进的传感器技术和控制算法，实现精馏过程的智能化和自动化控制。
通过实时监测和调整操作参数、控制设备运行状态等，可以提高操作效率、降低人工干预和减少操作误差。
5.新材料的应用：研究人员探索新材料在精馏过程中的应用。
例如，多孔材料可以提供更大的表面积，增加传热和传质效率；分子筛材料可以选择性地吸附特定组分，实现高效的分离效果。
总之，精馏过程在分离和纯化工艺中扮演着重要角色，近年来的研究进展主要集中在模拟与优化、设备开发、节能与碳减排、智能化与自动化以及新材料的应用等方面。
这些研究成果为精馏过程的提高效率、降低能耗和减少环境影响提供了新的思路和方法。
化学反应工程的新技术应用案例分析
化学反应工程的新技术应用案例分析化学反应工程是化学工程的一个重要分支，它主要研究化学反应的速率、机理以及在工业生产中的优化和控制。
随着科学技术的不断进步，各种新技术在化学反应工程中得到了广泛的应用，为提高反应效率、降低成本、减少环境污染等方面带来了显著的成效。
本文将通过几个具体的案例，对化学反应工程中的新技术应用进行分析。
一、微通道反应技术微通道反应技术是一种在微米尺度通道内进行化学反应的新技术。
与传统的间歇式或连续式反应釜相比，微通道反应器具有比表面积大、传热传质效率高、反应时间短、安全性好等优点。
例如，在制药行业中，合成某种药物中间体的传统方法通常需要在高温高压下进行，反应时间长，副产物多，收率低。
而采用微通道反应技术后，通过精确控制反应条件，如温度、压力、反应物浓度和流速等，可以在短时间内实现高效转化，大大提高了反应的选择性和收率，同时减少了副产物的生成和废物的排放。
在精细化工领域，微通道反应技术也得到了广泛的应用。
比如，生产某种香料的过程中，传统工艺存在反应不均匀、产品质量不稳定等问题。
利用微通道反应器，能够实现反应物的均匀混合和快速反应，从而提高产品的纯度和质量一致性。
二、催化反应技术的创新应用催化剂在化学反应中起着至关重要的作用，能够降低反应的活化能，提高反应速率和选择性。
近年来，催化反应技术不断创新，出现了许多新型的催化剂和催化反应体系。
以酶催化反应为例，酶作为一种生物催化剂，具有高效、专一、温和的催化特性。
在食品工业中，利用酶催化技术可以将淀粉转化为葡萄糖、果糖等甜味剂，不仅反应条件温和，而且产品质量高、安全性好。
在环保领域，光催化技术也展现出了巨大的潜力。
例如，利用二氧化钛等光催化剂，可以在光照条件下将有机污染物分解为无害物质，为废水处理和空气净化提供了新的途径。
此外，纳米催化剂的出现也为化学反应工程带来了新的机遇。
纳米级的催化剂颗粒具有更高的比表面积和活性位点，能够显著提高催化效率。
新型精馏技术及其发展趋势
新型精馏技术及其发展趋【摘要】本文主要介绍反应精馏和隔壁精馏技术，对其原理、优缺点及研究现状进行了综述。
总结了技术中存在的问题并展望其发展前景，结果表明这是两种很有发展前景的精馏技术，在未来会有很好发展。
【关键字】反应精馏；隔壁精馏；发展趋势一、反应精馏（一）、概述反应精馏是蒸馏技术中的一个特殊领域。
目前，反应精馏一方面成为提高分离效率而将反应与精馏相结合的一中分离操作，另一方面则成为提高反应收率而借助于精馏分离手段的一种反应过程。
它有许多优点，可以替代某些传统工艺过程如醚化、加氢、芳烃烷基化等反应，在工业上得到了一定的重视。
但长期以来，对于反应精馏的研究仅限于工艺方面，直到上世纪80年代，反应精馏的基础理论性研究才开始引起研究人员的兴趣和重视。
主要分为三种情况：用精馏促进反应，用反应促进精馏，催化精馏。
1、用精馏促进反应用精馏促进反应，就是通过精馏不断移走反应的生成物，产物离开了反应区，从而破坏了原有的化学平衡，使反应向生成产物的方向移动，以提高反应转化率和收率。
在一定程度上变可逆为不可逆，而且可得到很纯的产物。
但采用这种方法必须具备一定的条件：①生成物的沸点必须高于或低于反应物；②在精馏温度下不会导致副反应等不利影响的增加。
目前在工业上主要应用于酯类（如乙酸乙酯）的生产。
2、用反应促进精馏在待分离的混合物溶液中加入反应夹带剂，使其有选择地与溶液中的某一组分发生快速可逆反应，以加大组分间的挥发度差异，从而能容易地用精馏方法将混合物分离。
通常用于组分的挥发度很接近但化学性质存在差异的混合物。
3、催化精馏催化精馏实质是一种非均相催化反应精馏。
将催化剂填充于精馏塔中，它既起加速反应的催化作用，又作为填料起分离作用，催化精馏具有均相反应精馏的全部优点，既适合于可逆反应，也适合于连串反应。
反应精馏的原理可用下图来表示：（二）、反应精馏技术的优点1、选择性高,由于反应产物一旦生成即移出反应区，对于如连串反应之类的复杂反应，可抑制副反应，提高收率。
精馏分离技术研究新进展
精馏分离技术研究新进展摘要: 本文在参考大量文献的基础上, 着重介绍了各种精馏方法以及国内外发展状况, 对萃取精馏和恒沸精馏方法进行比较, 并对催化精馏技术的国内外研究进展做了详细介绍。
关键词: 分离技术; 精馏方法; 反应精馏1 精馏概述精馏过程的热力学基础是组分间的挥发度的差异(a>1) 。
按操作过程分间歇精馏和连续精馏; 按操作方式分: 常减压精馏、恒沸精馏、萃取精馏、反应精馏、催化精馏、抽提精馏、热泵精馏和精密精馏。
常减压精馏是普通的精馏方法, 恒沸精馏和萃取精馏的基本原理都是在分离的混合液中加入第3 组分, 以提高组分间的相对挥发度, 从而用精馏的方法将它们分离。
恒沸精馏和萃取精馏是根据第3 组分所起的作用进行划分的。
恒沸精馏和萃取精馏是采用物理方法改变原有组分的相对挥发度。
近年来人们逐渐重视对于将化学反应和精馏过程结合起来的研究。
这种伴有化学反应的精馏过程称为反应精馏。
按照反应中是否使用催化剂可将反应精馏分为催化反应精馏过程和无催化剂的反应精馏过程, 催化反应精馏过程按所用催化剂的相态又可分为均相催化反应精馏和非均相催化精馏过程, 非均相催化精馏过程即为通常所讲的催化精馏( catalyt ic disillation)。
这种非均相催化精馏过程能避免均相反应精馏中存在的催化剂回收困难以及随之带来的腐蚀、污染等一系列问题。
2 精馏方法2.1 恒沸精馏在被分离的二元混合液中加入第3 组分, 该组分能与原溶液中的1 个或者2 个组分形成最低恒沸物, 从而形成了/ 恒沸物- 纯组分0的精馏体系, 恒沸物从塔顶蒸出, 纯组分从塔底排出, 其中所添加的第3 组分称为恒沸剂或夹带剂。
决定恒沸精馏可行性和经济性的关键是恒沸剂的选择, 对恒沸剂的要求:①与被分离组分之一( 或之二) 形成最低恒沸物, 其沸点与另一从塔底排出的组分要有足够大的差别, 一般要求大于10℃，②希望能与料液中含量较少的那个组分形成恒沸物, 而且夹带组分的量要尽可能高, 这样夹带剂用量较少,能耗较低。
化工基础论文《精馏技术的发展及应用》
精馏技术的发展及应用XX系XX班XX 学号：XX摘要：精馏是利用混合物中各组分挥发度的差异进行分离的操作单元。
它被广泛地应用于工业生产中,并且在所有的分离方法中长期占据着主导地位。
在化学工程中,最典型和最重要的多级分离过程是精馏过程,各种节能的、特殊的精馏分离流程得到快速的发展。
本文将对精馏技术的原理、发展、应用及前景做出讨论,并浅谈几种新型的精馏工艺,旨在使精馏技术得到更广泛的发展和应用。
关键词：精馏技术,多级分离过程,优化控制Abstract：Distillation is the use of the difference in the volatile components of the mixture were separated in the operation unit,it is widely used in industrial production,and all the long-term separation dominates.In chemical engineering, the most typical and most important multi-stage separation process is distillation process, a variety of energy-saving, special distillation separation processes are rapid development.This article will distillation technology principle, the development, application and prospects to make discussions and on several new distillation process,distillation technology has been designed to enable the development and wider application. Keywords:distillation, multi-stage separation process, optimal control一、精馏的概念与基本原理1、精馏的概念及发展精馏过程是分离液体混合物的一种方法,在石油炼制、石油化工及化学工业中占有重要的地位,一般在化工厂的基建投资中通常占有50一90%的比重。
精馏工艺技术对比
精馏工艺技术对比精馏工艺技术对比主要分为两种类型：传统精馏工艺技术和现代精馏工艺技术。
下面将对这两种技术进行对比分析。
传统精馏工艺技术是指使用传统的塔式精馏工艺进行物质分离和纯化的方法。
它的主要特点是操作简单、设备投资较小、适用于工艺稳定、物料流量和成本要求较低的情况。
传统精馏工艺的优点在于工艺容易控制，操作人员熟练掌握技术即可进行生产，成本较低。
然而，传统精馏工艺技术也存在一些缺点。
首先，由于传统精馏工艺技术中物料需要多次加热和冷却，导致能耗高。
其次，传统精馏技术对设备要求较高，需要大量的重力塔和换热设备，占地面积大。
另外，在面对高温、高压、易燃、易爆等特殊条件时，传统工艺技术的安全隐患相对较大。
此外，传统精馏技术在一些特殊情况下不适用，例如在分离挥发性小的组分时，往往需要引入气体引导剂等额外设备。
现代精馏工艺技术是指利用先进的设备和技术，使物料在极短的时间内获得预期的分离和纯化效果的技术方法。
相比传统精馏工艺技术，现代精馏工艺技术具有以下优点：首先，现代精馏工艺技术的分馏效率更高，通过引入各种分馏辅助设备和手段，可以加强分馏效果，提高塔效，并减少冷凝时间。
其次，现代精馏工艺技术采用循环流作业方式，能够实现同一塔内多种组分的同时分离。
再次，现代精馏工艺技术通过对溶剂的选择，可实现对高沸点、不溶于水的组分的精净分离工艺和纯净水的提取。
另外，现代精馏工艺技术具有集约性，由于循环式工艺操作，设备占地面积小，并降低了能耗和工艺成本。
然而，现代精馏工艺技术也存在一些缺点。
首先，现代精馏工艺技术的设备投资较高，需要引入辅助工艺设备，导致成本增加。
其次，在操作上对人员的要求较高，需要熟悉掌握现代仪表控制技术。
另外，在处理高浓度物料时，现代精馏工艺技术的设备可能会出现腐蚀的问题。
综上所述，传统精馏工艺技术和现代精馏工艺技术各有优缺点，应根据实际情况选择适合的工艺技术。
在一些物料流量和成本要求较低的情况下，可以选择传统精馏工艺技术；而在对工艺效率和纯化效果要求较高的情况下，应选择现代精馏工艺技术。
新型精馏技术
新型精馏技术嘿，朋友们！今天咱来聊聊这个新型精馏技术。
你说这技术啊，就像是一位神奇的大厨，能把各种混合物分得清清楚楚，明明白白！想象一下，一堆乱七八糟的东西混在一起，就像厨房里的各种食材乱炖一样。
但新型精馏技术一来，就像那双神奇的手，能把它们精准地分开。
这可太了不起啦！它就像是个超级分拣员，能把不同的成分挑出来，各归其位。
比如说，石油化工里那些复杂的混合物，通过它就能变成各种有用的产品，就像变魔术一样！这可不是一般的厉害哟！而且啊，这新型精馏技术还特别高效。
它工作起来那速度，就跟咱中国人干活似的，麻溜得很！以前可能要花好多时间和精力才能完成的分离任务，现在有了它，一下子就搞定啦！你说这技术是不是给咱的工业生产带来了巨大的好处？那当然啦！它让生产变得更简单、更快捷、更有效率。
这就好比原来我们走路去目的地，现在有了汽车，嗖的一下就到啦！它还特别灵活呢！就像咱中国人的脑子，转得快，能适应各种不同的情况。
不管是大工厂还是小作坊，它都能发挥出自己的本事。
这多牛啊！咱再说说它的准确性。
哎呀，那可真是没得说！就像射击比赛里的神枪手，指哪打哪，分毫不差。
有了它，咱就不用担心分离出来的东西不纯啦！这新型精馏技术，不就是咱工业领域的宝贝嘛！它让我们的生产变得更上一层楼，让我们的生活变得更加美好。
咱可得好好感谢那些研究出这技术的科学家们，是他们让这一切成为可能。
所以啊，朋友们，咱可别小看了这新型精馏技术。
它虽然不声不响地在那里工作，但它的作用可大着呢！它就像我们生活中的无名英雄，默默地为我们的幸福生活贡献着力量。
咱可得好好珍惜它，让它发挥出更大的作用！怎么样，是不是觉得这新型精馏技术很神奇很厉害？反正我是这么觉得的！。
反应精馏技术的研究现状及其应用
第 17 卷第 3 期
刘雪暖等: 反应精馏技术的研究现状及其应用
16 5
特定体系的工艺探索、70 年代提出反应精馏 的计算方法、80 年代进行数学模拟和最优化 研究几个发展阶段[ 1] 。
反应精馏具有以下优点[ 2] : 1) 选择性高; 2) 使可逆反应收率提高; 3) 温度易于控制, 避 免出现“热点”问题; 4) 缩短反应时间, 强化设 备生产能力; 5) 能耗低, 操作费用低; 6) 投资 少。由于反应和精馏之间存在着很复杂的相 互影响, 反应精馏过程比单纯的反应和精馏 过程的研究复杂得多, 至今仍未形成完整的 理论体系, 有关反应精馏的理论研究和应用 研究已成为各国专家们的研究热点。
化 学 工 业 与 工 程 CHEMI CAL INDUST RY AND ENGINEERING
专题综述
第 17 卷 第 3 期 Vol. 17 No. 3
反应精馏技术的研究现状及其应用
刘雪暖, 李玉秋
( 石油大学( 华东 ) 炼制系, 山东 东营 257062)
摘要: 本文对反应精馏技术的研究现状及其应用进行了综述。介绍了反应精馏塔及催 化剂, 对催化剂床中传质及流体力学特性、数学模型和反应精馏塔设计方程进行了总 结; 同时介绍了反应精馏技术的应用现状及其可能的应用领域。 关键词: 反应精馏; 催化剂; 数学模型; 传质; 应用 中图分类号: TQ028. 1+ 4 文献标识码: A 文章编号: 1004-9533( 2000) 03-0164-05
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反应精馏和共沸精馏的研究进展
反应精馏和共沸精馏的研究进展摘要：在化工领域，精馏是一种很重要的液体混合物分离方法，但是对于例如相对挥发度接近于1或能够形成共沸物的复杂体系普通精馏并不适用，一方面是会增大操作的能耗，另一方面甚至无法分离待分离组分。
关键词：；蒸馏；汽液平衡；反应精馏；共沸；分离特殊精馏是在普通精馏的基础上发展起来的一种新型精馏方法，通过向体系中加入第三组分与原体系的各组分发生相应的作用进而改变各组分之间的相对挥发度，使难分离系统的分离变得可行、有效。
相较于普通精馏，特殊精馏可以分离更加复杂的混合物体系。
根据加入的第三组分种类的不同，特殊精馏可以分为共沸精馏、萃取精馏和反应精馏等。
1 反应精馏研究进展1.1介绍反应精馏是生产设备进行化学反应的同时进行精馏操作的方法，需要注意的是加入的第三组分必须要能够与被分离组分发生可逆化学反应，以此来改变各组分之间的相对挥发度。
反应精馏实现了两个操作在一个设备中的同时进行，一方面通过精馏将产物及时分离可以促进化学反应正向移动提高产物的收率，另一方面可以利用化学反应产生的热量来为精馏操作提供能量，达到节能的效果。
但是其反应产物的沸点必须和反应物的沸点在数值上有较大的差异来满足实现精馏的条件。
另外由于大多数反应需要用到催化剂，所以精馏温度也要选择恰当，不能够影响化学反应的进行和降低催化剂的活性与选择性。
1.2研究进展1.2.1 合成丙二醇甲醚乙酸酯南京工业大学的蔡鑫磊、黄益平等人将反应精馏应用到丙二醇甲醚乙酸酯制造工艺上，通过以PM、甲苯、醋酸甲酯和丙二醇二乙酸酯等试剂作为原料先进行间歇反应寻找合适的反应催化剂后再利用反应精馏塔进行目标产物的合成。
对塔顶采出物进行气相色谱分析后，得出以甲苯作为反应的带水剂的结论，并确定较优的工艺条件为进料液中乙酸和PM的摩尔比为1.2，甲苯的添加量为15kg/h，精馏段理论板为11块，反应段理论板为22块，提馏段理论板为6块，塔顶采出量为460kg/h。
精馏单元操作一体化浅谈
精馏单元操作一体化浅谈随着工艺自动化的发展，越来越多的制药企业开始采用自动化控制技术，以提高生产效率和产品质量。
其中，精馏单元操作一体化技术是当前制药企业中较为普遍应用的一项技术。
精馏单元是制药企业中重要的生产工艺之一，其主要作用是通过蒸馏过程将混合物分离成单一组分。
但由于精馏单元的操作涉及到多个步骤，需要员工不断地参与和调整，这种传统的操作方式不仅效率低下，而且容易出现操作失误。
精馏单元操作一体化技术是将传感器、执行器、控制器等设备集成在精馏设备内部，通过自动控制仪表实现对精馏设备的自动控制和调整。
具体来说，该技术可以实现以下几点优化效果：1.客观性：由于自动控制仪表对精馏设备进行的操作不受人为因素的影响，因此可以保证操作的客观性和准确性。
而传统的人工操作方式则容易出现误操作或失误。
2.高效性：自动控制仪表在操作精馏设备时速度更快、响应更迅速，可以实现更高效的操作效果。
相比之下，人工操作需要时间更长，操作过程需要反复调整，效率相对较低。
3.稳定性：自动控制仪表可以通过不断监测设备运行情况，及时发现和调整设备异常情况，从而保证设备的稳定性。
而传统的人工操作需要较高的专业技能和经验，才能彻底掌握设备的操作规律和特点。
4.质量稳定性：由于自动控制仪表对设备操作的稳定性和准确性，可以保证精馏单元生产的产品质量相对稳定。
当然，采用这种技术不仅要看设备本身的性能，还需要考虑设备的维护和保养等管理工作，以保证设备的持续稳定性。
总之，精馏单元操作一体化技术是现代制药企业中重要的自动化控制技术之一。
通过该技术的应用，可以实现对精馏设备的自动化控制和调整，从而提高工作效率、稳定产品质量、减少操作失误和减轻人力压力。
但随着技术的进一步发展，新技术也会不断涌现，制药企业需要根据自身实际情况，选择最适合的技术改进方案，以提高生产效率和产品质量。
精馏技术的发展及应用，化工人都应该知道。
精馏技术的发展及应用，化工人都应该知道。
精馏是石油化工、炼油生产过程中的一个十分重要的环节，其目的是将混合物中各组成部分分离出来，达到规定的纯度。
本文总结了精馏的各种方法及其在国内外的发展，并对其在实际生产中的应用做了一些介绍。
一、蒸馏混合物的分离是化工生产中的重要过程。
蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作。
它是通过加热造成气、液两物系，利用物系中各组成部分挥发度不同的特性以实现分离的目的。
按蒸馏方式可将蒸馏分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和特殊精馏。
二、恒沸精馏恒沸精馏的基本原理是在分离的混合液中加入第三组分，以提高组分间的相对挥发度，从而用精馏的方法将它们分离。
恒沸精馏时，在被分离的二元混合液中加入第三组分，该组分能与原溶液中的一个或者两个组分形成最低恒沸物，从而形成了“恒沸物-纯组分”的精馏体系。
恒沸物从塔顶蒸出，纯组分从塔底排出，其中所添加的第三组分称为恒沸剂或夹带剂。
决定恒沸精馏可行性和经济性的关键是恒沸剂的选择，恒沸剂量是影响恒沸精馏过程设计的重要参数。
Laroche 等研究了以苯为夹带剂的乙醇-水分离过程，[1]得到了改变夹带剂量时轻组分相对挥发度的变化规律。
今后对于恒沸精馏的研究方向也将与夹带剂剂量与产品质量之间的关系为重点，达到高效高产。
传统的恒沸精馏法已形成，规模化、机械化程度很高的无水酒精生产工艺，且产量大、质量好、生产稳定、技术成熟，其能耗低于萃取蒸馏法，成本更低。
三、萃取精馏萃取精馏与恒沸精馏基本原理相同，只是根据第三组分在精馏过程中所起的作用来与恒沸精馏进行区分。
萃取精馏是通过向精馏系统中加入适当的质量分离剂(MSA)来显著增大相对挥发度很小或者易形成共沸物的混合物组分之间的相对挥发度，使分离易于进行，从而获得产品的一种特殊精馏技术。
虽然萃取精馏一方面增加了被分离组分之间的相对挥发度，使分离能够得以进行，但是，另一方面带来的最大缺点是溶剂比大，从而导致生产能力提高遇到困难，而且过程能耗大。
新型精馏技术
1 反应精馏反应精馏作为一种新型特殊精馏，因其具有独特的优势而在化学工业中日益受到重视。
由于反应段固体催化剂的选择及装填方式对该工艺起关键作用，故国内外在注重工艺开发的同时，也需要在催化剂及填料上多做研究，以取得更大突破。
目前，反应精馏技术已在多个领域实现了产业化，对某些新领域的开发也取得了一定进展。
随着节能和环保要求日益提高，该技术与先进的计算机模拟软件相结合，在未来几十年将会发挥更大作用，同时会有更好的发展。
1.1 反应精馏技术基本原理反应精馏是在进行反应的同时用精馏方法分离出产物的过程。
其基本原理为；对于可逆反应，当某一产物的挥发度大于反应物时，如果将产物从液相中蒸出，则可破坏原有的平衡，使反应继续向生成物的方向进行，因而可提高单程转化率，在一定程度上变可逆反应为不可逆反应。
1.2 反应精馏技术特点(1) 反应和精馏在同一设备中进行，简化了流程，使设备费和操作费同时下降。
(2) 对于放热反应过程，反应热全部提供为精馏过程所需热量的一部分，节省了能耗。
(3) 对于可逆反应过程中，由于产物的不断分离，可使系统远离平衡状态，增大过程的转化率。
可使最终转化率大大超过平衡转化率，减轻后续分离工序的负荷。
(4) 对于目的产物具有关二次副反应的情形，通过某一反应物的不断分离，从而抑制了副反应，提高了选择性。
(5) 在反应精馏塔内，各反应物的浓度不同于进料浓度。
因此，进料可按反应配比要求，而塔板上造成某种反应物的过量，可使反应后期的反应速度大大提高、同时又达到完全反应；或造成主副反应速率的差异，达到较高的选择性。
这样，对于传统工艺中某些反应物过量从而需要分离回收的情况，能使原料消耗和能量消耗得到较大节省。
(6) 在反应精馏塔内，各组份的浓度分布主要由相对挥发度决定，与进料组成关系不大，因而反应精馏塔可采用低纯度的原料作为进料。
这一特点可使某些系统内循环物流不经分离提纯直接得到利用。
(7) 有时反应物的存在能改变系统各组份的相对挥发度，或绕过其共沸组成，实现沸点相近或具有恒沸组成的混合物之间的完全分离。
化学反应工程之反应精馏
艺
20
（二）利用反应促进精馏的反应精馏
分离近沸点混合物，如C8芳烃、二氯苯 混合物、硝化甲苯等异构体的分离。 异构体分离：利用异构体和反应添加剂 之间反应能力的差异；常采用类似于萃 取精馏的双塔流程
实现该类反应精馏过程的基本要求：1、反应是快 速和可逆的，反应物仅仅存在于塔内，不污染分离后 的产品；2、添加剂必须选择性地与异构体之一反应； 3、添加剂、异构体和反应产物的沸点之间的关系符合 精馏要求。如：使用有机的金属钠反应添加剂分离
三、反应精馏的特点
优点： 1、选择性高 由于反应物一旦生成即移出反应区，对于如 连串反应之类的复杂反应，可以抑制副反应， 提高收率。 2、转化率高 由于反应产物不断移出反应区，使可逆反应 平衡移动，提高了转化率。 3、生产能力高 因为产物随时从反应区蒸出，故反应区内反 应物含量始终较高，从而提高了反应速率，缩 短了接触时间，提高了设备的生产能力。
1921年由Bacchus提出有关反应精馏的 概念。由于同一设备中精馏与化学反应 同时进行，比单独的反应过程或者精馏 更为复杂，因此从20世纪30年代中期到 60年代，大量的研究工作是针对某些特 定体系工艺进行的，60年代末开始反应 精馏一般规律的研究，目前，从理论到 应用上都有了长足的进展 ，并已经扩 大到非均相催化反应精馏体系。
对二甲苯和间二甲苯，钠优先与酸性较强的间二 甲苯反应，使对二甲苯从塔顶馏出。
（三）催化精馏
催化精馏实质上是指非均相催化反应精 馏，即将催化剂填充于精馏塔中，它既 起加速反应的催化作用，又作为填料起 分离作用，催化精馏具有均相反应精馏 的全部优点，既适合可逆反应，也适合 于连串反应。 首先成功应用非均相催化精馏的工艺是 甲基叔丁基醚的合成（CR&L公司的 MTBE生产工艺）
反应分离集成技术之反应精馏
化工生产中，反应和分离两种操作通常是在两类设备中单独进行。
但如果将这两者耦合起来，在一个塔内同时进行时，我们称之为反应精馏。
通过精馏将反应物、产物或中间产物及时分离，以破坏可逆反应的平衡关系，使反应继续向生成产物的方向进行，从而提高可逆反应的转化率和选择性。
除此之外，反应精馏过程中可通过化学反应打破气-液平衡关系，从而提高传质速率，缩短反应时间；而放热反应提供的反应热又可作为精馏所需的汽化热，供产品分离，达到节能的目的。
因此，相较于传统的反应和精馏工艺，反应精馏有以下优点：能降低操作费用和能量消耗，提高反应转化率和选择性，缩短反应时间，提高生产能力。
01反应精馏适用的物系当反应体系为“所有产物的挥发度大于所有反应物的挥发度”、“所有反应物的挥发度大于所有产物的挥发度”或“所有反应物的挥发度介于产物的挥发度之间”时，反应精馏比化学反应和精馏分离单独进行时更为有效。
反应精馏适用于多种类型的反应，如串联反应、可逆反应、转化率受化学平衡限制的反应。
目前借助于计算机模拟手段，反应精馏技术在醚化（如合成乙基叔丁基醚）、酯化（如合成乙酸正丁酯）、加氢（如混合C4选择加氢）、烷基化（如合成直链烷基苯）、脱水（如叔丁醇脱水反应生成异丁烯）等反应中得到了应用，并不断扩大研究范围。
02反应精馏的类型03反应精馏模拟的注意事项1.模拟前要明确反应，选择合适的催化剂，后找到相应的反应动力学数据。
在Aspen Plus中输入动力学数据时，要注意单位。
2.3.在模拟反应精馏塔时，要注意塔的操作压力。
与普通精馏塔相比，压力对反应精馏塔的影响更大。
塔的操作压力影响塔内温度分布，而温度又会影响塔内的反应和分离。
4.5.定义反应段，后需要输入塔内的持液量。
持液量是反应精馏塔的一个关键参数，每块板上的反应速率及反应后产物与持液量的设定有直接关联。
在进行塔的设计计算前，需要先假设持液量，计算出塔径后需要检查假设的持液量是否合理。
6.7.优化反应精馏塔参数时，可调节压力、反应段的持液量、精馏段的理论板数、反应段的理论板数、提馏段的理论板数、进料位置、再沸器负荷等，从而使最终产品达到要求。
反应精馏工程工艺解决方案
反应精馏工程工艺解决方案一、传统的精馏工程工艺解决方案传统的精馏工程工艺解决方案主要包括托盘塔精馏和填料塔精馏两种。
在托盘塔精馏中，原料混合物通过塔底加热后上升至塔顶，同时冷却剂从塔顶或塔底进入，通过与原料混合物的接触分离出不同组分。
而在填料塔精馏中，塔内装有填料，原料混合物从塔顶或塔底喷入，同时冷却剂从塔顶进入，通过与填料的接触分离出不同组分。
传统的精馏工程工艺解决方案在实际应用中具有较高的可靠性和稳定性，但也存在以下缺点：1. 能耗较高。
2.降低产品纯度。
3. 塔内流体分布不均匀，容易产生结晶和积垢。
4. 塔内气液传质效率低。
因此，传统的精馏工程工艺解决方案在一定程度上影响了工艺的效率和经济性。
二、新型的精馏工程工艺解决方案为了克服传统的精馏工程工艺解决方案的不足，各国研究机构和企业纷纷开展了新型的精馏工程工艺解决方案的研发工作。
这些新型的精馏工程工艺解决方案主要包括：1. 引入新型填料。
例如，开发了一种特殊结构的填料，可提高传质效率，减少能耗。
2. 引入新型塔内结构。
例如，研发了一种新型的塔板结构，具有更好的气液分布性能和传质效率。
3. 引入新型传热方式。
例如，采用超声波传热技术，可提高传热效率，降低能耗。
4. 引入新型控制技术。
例如，采用智能控制技术，可实现精确控制，减少产品纯度波动。
5. 引入新型辅助设备。
例如，采用高效过热器和冷凝器，可提高传质效率，降低能耗。
这些新型的精馏工程工艺解决方案在一定程度上能够解决传统的精馏工程工艺中存在的问题，提高了工艺的效率和经济性，受到广泛关注和应用。
三、精馏工程工艺解决方案的发展趋势随着科学技术的不断进步，精馏工程工艺解决方案也在不断发展和优化。
未来精馏工程工艺解决方案的发展趋势主要有以下几个方面：1. 发展成套技术。
随着工厂规模的扩大，设备和工艺的一体化成套技术将成为未来的发展趋势，以提高效率和降低成本。
2. 发展高效节能技术。
随着节能环保理念的深入人心，高效节能技术将成为未来的发展方向，以降低能源消耗，减少环境污染。
反应精馏你了解吗？
反应精馏你了解吗？反应精馏（Reactive Distillation）工艺的出现，彻底改变了长期以来人们对反应和分离过程的传统认识，它使化学反应过程和精馏分离的物理过程结合在一起，是伴有化学反应的新型特殊精馏过程。
关于反应精馏:在进行反应的同时用精馏方法分离出产品的过程。
可以是为提高分离效率而将反应与精馏相结合的一种分离操作；也可以是为了提高反应转化率而借助于精馏分离手段的一种反应过程。
反应精馏的原理：对于可逆反应，当某一产物的挥发度大于反应物时，如果将该产物从液相中蒸出，则可破坏原有的平衡，使反应继续向生成物的方向进行，因而可提高单程转化率，在一定程度上变可逆反应为不可逆反应。
反应精馏技术的应用：应用很广泛，例如酯化、酯交换、皂化、胺化、水解、异构化、烃化、卤化、脱水、乙酰化和硝化等反应，具体反应举例见下表：反应精馏仅适用于反应过程和反应组分的蒸馏分离可以在同一温度条件下进行的化学反应。
如果反应组分之间存在有恒沸现象，或者反应物与产物的沸点非常接近时，反应精馏技术则不适用。
已经达到商业规模或者进行过实验室研究的工业上，重要的反应精馏过程主要包括以下反应类型：1、烷基化乙烯与苯烷基化的RD塔由二部分组成，上部填装特殊设计的捆扎包内装Y型分子筛，下部安装精馏塔板，乙烯从催化剂层底部进料，苯从回流罐进塔，过程的特点是反应温度受饱和点温度制约，避免反应区热点的生成，提高了催化剂的寿命，副产物二乙丙苯和三异丙苯返回RD塔，与苯进行烯烃转移反应生成更多的异丙苯，消除了大量苯的循环，反应热有效利用。
与传统工艺比较，RD过程节能50%，投资降低25%。
但是催化剂的活性和选择性相差较大，因此必须开发出适合的催化剂。
2、叠合过程采用反应精馏技术可使烯烃分子有选择的叠合，因为精密的温度控制和反应段的宽分布将减少非理想产品的二聚物、三聚物或高聚物的生成，丁烯叠合的反应精馏工艺目前已获工业许可。
3、烯烃选择性加氢已经证明，反应精馏可使不需要的烯烃杂质选择加氢，使其失去化学活性或不有利于精馏分离去除。
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万方数据
万方数据
第５期刘彬彬等：新型反应精馏集成过程与传统反应精馏过程的比较
图２多循环回路模型
Ｆｉｇ．２Ｍｏｄｅｌｗｉｔｈｍｕｌｔｉ・ｃｙｃｌｅｌｏｏｐ
由于侧反应器与精馏塔具有多个回路，因此在
采用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ的序贯模块法进行模拟计算时需要
进行回路断裂，选择进入上一段精馏塔的进料流股
作为断裂流股，并在计算开始前给定初始值．每一个
断裂流股均需收敛，同时收敛所需运算时间较长，在
Ｉｎｔｅｌ双核３．４０ＧＨｚＣＰＵ、２Ｇ内存的计算机上，含５
个侧反应器的反应精馏集成过程合成乙酸甲酯需要
８３ｒａｉｎ经４８０次迭代才收敛．因此，建立快速、可靠
的带侧反应器反应精馏集成过程的模拟模型和计算
方法是进行过程设计与优化的关键．
２．３．２Ｍｕｒｐｈｒｅｅ板效率改进模型
将侧反应器作为一块没有分离能力的塔板，插
入到与精馏塔相连的上下两块塔板之间，则可以将
带侧反应器的反应精馏集成过程简化为如图３所示
的精馏塔模型．
ｋ。
：Ｊ●８吲一Ｉｌ¨。
乒Ｊｆ薯‘ｌ▲ｓＬａｇｅｊ＋ｌ
ｋｋ．塔板产Ｉ
进料
塔板，塔板ｊ＋ｌ
图３Ｍｕｒｐｈｒｅｅ板效率改进模型
Ｆｉｇ．３
ＭｏｄｉｆｉｅｄｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎＭｕｒｐｈｒｅｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ图３中：占为Ｍｕｒｐｈｒｅｅ板效率；Ｖ为塔内气相流量；Ｌ为塔内液相流量．在模型中存在２种塔板，通过Ｍｕｒｐｈｒｅｅ板效率区分分离塔板和反应塔板，分离塔板的Ｍｕｒｐｈｒｅｅ板效率设定为ｌ，反应塔板的Ｍｕｒ－ｐｈｒｅｅ板效率设定为０．将复杂的带侧反应器的反应精馏集成过程的模拟模型用一个精馏塔模型替代，这样就可以用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ中的一个ＲＡＤＦＲＡＣ模块描述这个复杂模型．
同样对于一个含有５个侧反应器的新型反应精馏集成过程，采用以Ｍｕｒｐｈｒｅｅ板效率改进的ＲＡＤＦ－ＲＡＣ模块计算经过９次迭代就可以收敛，运算时间仅１０ｓ．采用多循环回路模型和Ｍｕｒｐｈｒｅｅ板效率改进模型得到的结果比较如表３所示．
表３模拟结果
Ｔａｂｌｅ３Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ
由表３可知，Ｍｕｒｐｈｒｅｅ板效率改进模型计算结果与多循环同路模型是一致的．但是迭代收敛时间减少很多。
因此采用Ｍｕｒｐｈｒｅｅ板效率改进模型计算带侧反应器的反应精馏集成模型优势明显，以下的新型反应精馏集成过程的计算均采用该模型．
３结果与讨论
３．１反应量的比较
图４为２种过程反应量的分布．由图４可知，对于传统反应精馏过程，反应量主要集中在第３２～３８块塔板，其中第３３、３４块塔板反应量最大超过５０ｋｍｏｌ／ｈ；其他塔板上的反应量较小，尤其是第１９—３０块塔板，总反应量小于１０ｋｍｏｌ／ｈ，催化剂的使用效率极低．而采用新型反应精馏集成过程，虽然侧反应器的反应量差别较大，除第一个侧反应器外的其他侧反应器的反应量均较大，尤其是第４个侧反应器的反应量达到１１１．２ｋｍｏＬ／ｈ，相当于传统反应精馏过程第３３、３４块塔板反应量之和．并且，传统反应精馏塔总反应量为２７１．２ｋｍｏｌ／ｈ，新型反应精馏塔总反应量为２６５．３ｋｍｏＬ／ｈ，两者的总反应量相差很小．通过以上比较发现，侧反应器精馏塔的反应总量略低于反应精馏塔的反应总量．在通过侧反应器的液体量较高的情况下，带有５个侧反应器的结构性能接近于一个反应精馏塔的性能．
３．２温度分布的比较
图５为新型反应精馏集成过程与传统反应精馏
塔的温度分布．由图５可知，由于２种过程的总反应 万方数据
万方数据
万方数据。