一种用于分离两步连续可逆反应的双反应段反应蒸馏塔

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1、本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：釜盆盗．一日期：盈I牟、篁，珲关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影

2、印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。作者签名：筮丝选导师签名：童翌匡日期：．．划啦上珲一日期：丑蜂上壮学位论文数据集

3、IIIIIIIllllllIIIIIIIIIIIUIY2628346中图分类号TQ021．8学科分类号530．2720论文编号1001020140826密级公开学位授予单位代码100lO学位授予单位名称北京化工大学作者姓名余传海学号2011200826获学位专业名称控制科学与工程获学位专业代码081101国家自然科学基金课题来源研究方向化工系统工程教育部博士点基金论文题目一种用于分离两步连续可逆反应的双反应段反应蒸

4、馏塔关键词反应蒸馏塔；双反应段；内部物质耦合；内部能量耦合；过程设计论文答辩日期2014年5月24日·论文类型基础研究学位论文评阅及譬辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师黄克谨教授北京化工大学化工系统工程评阅人1赵众教授北京化工大学先进控制评阅人2耿志强教授北京化工大学计算智能与机器学习评阅人3评阅人4评阅人5椭员会掳李宏光教授北京化工大学工业过程智能控制答辩委员l赵众教授北京化工大学先进控制答辩委员2耿志强教授北京化工大学计算智能与机器学习答辩委员3夏涛副教授北京化工大学计算机仿真系统答辩委员4张金会副教授北京化工大学网络化控制答辩委员5注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3

5、．开发研究4．其它二．中图分类号在<中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745-9)‘学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要一种用于分离两步连续可逆反应的双反应段反应蒸馏塔反应蒸馏塔集反应操作与分离操作于同一装置中进行，两种操作的高度耦合不仅能促进能源消耗的降低，而且能在不同程度上减少设备投资。可观的经济效益推动了反应蒸馏塔广泛的工业应用，一般主要应用于简单可逆反应、并行可逆反应与两步连续可逆反应等三类反应。其中，两步连续可逆反应广泛存在于酯化、缩醛、转酯与胺化等常见反应中，但到目前为止只有为数不多的文献对反应蒸

6、馏塔在这类反应中的应用进行了研究，他们的研究发现，两步连续可逆反应的高转化率与高选择性难以同时达到，这与该反应体系涉及的两个反应的矛盾需求难以协调息息相关。迄今为止，反应蒸馏塔的研究几乎全部集中于单反应段反应蒸馏塔，但对类似于两步连续可逆反应的复杂反应，单反应段反应蒸馏塔常常难以协调反应操作之间的矛盾需求，从而严重影响反应操作与分离操作之间的内部物质耦合或能量耦合，最终导致反应蒸馏塔系统性能的下降。为了弥补单反应段反应蒸馏塔在分离两步连续可逆反应的缺陷，本文提出了一种新型的双反应段反应蒸馏塔，双反应段反应蒸馏塔中两个反应段的安排不仅可以促进两步连续可逆反应中两个反应操作之间的协调，而且为强化

7、反应操作与分离操作之间的内部物质耦合与能量耦合提供了更多的自由度，如此一来，与传统单反应段反北京化工大学硕士学位论文应蒸馏塔相比，双反应段反应蒸馏塔在操作费用与设备投资方面具有更大的优势。为了验证双反应段反应蒸馏塔在分离两步连续可逆反应的经济优势，本文分别以理想两步连续可逆反应以及碳酸二甲酯与乙醇的两步连续转酯反应为例，在保持与单反应段反应蒸馏塔的总塔板数以及总反应塔板数一致的前提下，双反应段反应蒸馏塔的再沸器热负荷比单反应段反应蒸馏塔的分别减少了6．39％与45．49％。双反应段反应蒸馏塔在分离两步连续可逆反应带来的可观的能量消耗的降低，说明了与单反应段反应蒸馏塔相比它在分离这类复杂反应的

8、潜在优势，同时也从某种程度上提醒我们，在分离多重反应混合物时，反应段的个数应该被作为反应蒸馏塔的综合与设计的重要变量。关键字：反应蒸馏塔，双反应段，内部物质耦合，内部能量耦合，过程设计nAREACTIVEDISTILLATIoNCoLUMNⅥ礓THDoUBLEREACITVESECTIoNSFoRTlⅢSEnURATIoNSoFTWo．STAGECoNSECUTⅣEREVERSIBLEREACTIoNSABS