绿色催化反应精馏新工艺生产醋酸丁酯子课题

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1、结题报告板式反应蒸馏塔内催化剂的装填与性能测试绿色催化反应精馏新工艺生产醋酸丁酯子课题—板式反应蒸馏塔内催化剂的装填技术与性能测试案例摘要项目组两名成员均为化学化工学院大四学生，负责人雍学锋专业为化学，成员宋万通为应用化学专业，导师吴有庭教授时任应用化学系副主任，研究领域为绿色化学过程及工艺。催化反应精馏是二十世纪初提出的一种新型化工生产技术，它将催化反应和精馏分离耦合在一起，在降低设备和操作成本、提高原料转化率、节约能耗等方面有着突出的优势。国外已经有少数产家实现了工业化生产，而国内尚处于研究的起步阶段。催化剂在塔内的装填方式是该领域涉及的三项

2、关键技术之一，相比其它两项技术难题，它是相对容易通过实验进行考察和验证的。我们的目的在于开发一种新型的催化剂在塔板上的填装方式，并且通过建造模拟塔器，对这种装填方案进行综合性能的考察和评价。通过项目的实施，我们得到了系统的科研训练，体会到了科研过程的苦与乐，团队合作精神和个人能力都得到了提升，并且取到了一定的成果，已申请发明专利一项。案例正文一．项目选题的背景催化反应精馏是一个全新的领域，国内在塔内件的开发很少见著报道，构建中小型模拟塔进行性能测试更是少之又少。选择这个题目，难度在我们的能力范围之内，而且自由发挥的空间很大，创新的空间很大，容易做

3、出新的成果来。同时，导师和我们同期的一个项目就是利用该技术对醋酸丁酯的生产工艺进行改进，有大的项目组的依托，我们在技术、设备、资源等方面可以得到有力的支持；虽然我们的项目称之为子项目，但导师课题组有他们自己的方案，我们的进展不会影响到大课题组，我们可以保持自身的独立性。从大一开始，我们就对导师从事的研究领域很感兴趣，加入了他的兴趣班学习，大三时一起又加入他的实验室，协助研究生进行实验。我虽然是化学专业，但化工系的课程我都以选修或自学的方式学习过；实施该项目所涉及的性能测试，我们在化工基础实验中都进行过系统的训练；项目成员宋万通本身是化工系学生，在

4、知识和实践方面都很扎实，并具有工厂实习的经历。二．项目成员的组成、特长、分工及成员间相互协调配合的情况，导师指导情况项目组有两名成员构成，负责人雍学锋，专业化学，对化学工程有着强烈的兴趣，有志于将化学的研究成果和化工生产联系起来，有着扎实的专业基础知识和较强的动手能力。成员宋万通，专业化工，热爱研究工作，成绩优秀，基础扎实，做事踏实谨慎，严谨细微。我和宋万通是大学四年的舍友，相互之间非常了解，有着共同的志向和兴趣爱好，相互配合非常默契。在设计催化剂装填方案时，我们相互讨论，既有个人单独的想法，又有大家共同讨论的结果。在搭建模拟塔器进行性能测试时，

5、我们共同查阅专业书籍，设计了塔的结构。相关器材的采购及加工，我们结合各自的时间，积极承担相应的责任。下面，塔器的调试及实验数据的采集由我们共同进行。最后，实验数据的分析评价主要由宋万通负责。5南京大学化学化工学院04级结题报告板式反应蒸馏塔内催化剂的装填与性能测试我们将讨论的结果汇报给导师，听取导师的意见和建议，做出修改；在实验阶段，我们定期向导师汇报实验进度和遇到的困难及问题，导师会帮助我们解决困难，并督促我们抓紧时间，并对下一阶段的工作提出要求。申请专利、塔的设计和数据处理方面，导师都给予了我们很多指导。另外我们充分利用了院里的师资资源，很多

6、实际的问题请教了经验更为丰富的一些老师。三．项目的创新点与特色催化反应精馏技术涉及三项关键技术：催化剂填料及装填方式，催化反应精馏塔器装备，针对具体体系的过程集成工艺等方面的研究开发。催化剂在塔板上的装填方式之所以关键，一方面它影响到塔板的分离效率，另一方面还影响到对反应的催化效率；如果装填得当，将会同时实现高的催化效率和高的分离效率，反之，既降低了塔板的分离效率，又不能充分发挥催化剂的催化性能，违背了反应精馏力求反应分离同时实现的初衷，所以催化剂如何装填有着决定性的作用。我们开发的催化剂装填技术，兼顾了以下三个方面的要求：①足够的用于气液两相流

7、动的通道；②良好的传质性能，反应物可以传递到催化剂内部的活性中心进行反应，同时产物可以从中传递出来；③便于制作加工，便于催化剂的装填和更换。它既解决了反应精馏中的传质和催化剂效率问题，又提高了板式塔的精馏效率，维护方便，并且未引进过高的塔板压降，可以达到理想的使用效果。同时，针对具体的反应体系，只需更换催化剂种类，具有很强的通用性。在性能测试及分析评价后，我们发现我们的设计达到了我们的预期目标，较好地改善了塔内的流动状况，并且未引入较高的压降。正因为如此，它具有大规模的工业化应用的潜力，填补了国内在该领域，特别是在板式塔上规整地分布和装填固体催化

8、剂的技术方面的空缺。四．项目实施的进展情况及取得的创新成果项目的实施具体可以分为以下阶段：第一阶段：催化剂填装组件的设计；第二阶段：专利