反应分离耦合催化反应新技术

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1、第七章反应-分离耦合催化反应新技术化工过程强化在1995年召开的第一次化工过程强化国际会议上提出的美国的研究工作具有新颖性特点；英国侧重于基础研究；法国重视核领域和数学模型的研究；德国重视实验技术和工程研究；日本在生物工程和新材料的研究方面投入了很大的力量；加拿大和澳大利亚则以资源利用为研究重点；我国化学工程研究和应用也取得了重大的进展。例如石油工业的崛起大大推动了催化剂、反应工程和精馏技术的发展，核燃料后处理和湿法冶金的发展推动了溶剂萃取技术水平的提高等。所谓的化工过程强化就是在实现既定生产目标的前提下，通过大幅度减小生产设备的尺寸

2、、减少装置的数目等方法来使工厂布局更加紧凑合理，单位能耗更低，废料、副产品更少。广义上说，过程强化包括新装置和新工艺方法的发展：一是生产设备的强化，包括新型反应器、新型热交换器、高效填料、新型塔板等；二是生产过程的强化，如反应和分离的耦合（如反应精馏、膜反应、反应萃取等）、组合分离过程（如膜吸收、膜精馏、膜萃取、吸收精馏等）、外场作用（离心场、超声、太阳能等）以及其他新技术（如超临界流体、动态反应操作系统等）的应用等。化工分离过程中化工过程强化的新特点竞争促进了新设备和新分离剂的加速发展以精馏、吸收和萃取等化工塔器的内件为例，近二十年

3、来，塔内件优化匹配的概念引起了人们的重视，发明层出不穷。在散装填料方面，诺顿公司的金属英泰洛克填料、原格里奇公司的CMR和我国自行开发的超级扁环（SMR和SMR＋）等各有千秋。在规整填料方面，苏尔寿公司的麦拉派克、原格里奇公司的杰姆派克、库克公司的罗勃派克和蒙兹公司的蒙兹派克等竞争激烈。新型塔板的种类更是数不胜数。在利用新型高效塔内件改造现有生产装置方面，国内外都已取得了明显的进展，显著减小了设备的尺寸，大大降低了能耗。很多新技术也已在我国原油常减压、30万吨乙烯、30万吨合成氨等大型装置的扩能改造中得到了成功的应用，取得了重大的经济

4、效益和社会效益。耦合分离技术引起重视近年来，诸如催化精馏、膜精馏、吸附精馏、反应萃取、络合吸附、反胶团、膜萃取、发酵萃取、络合吸附、化学吸收和电泳萃取等新型耦合分离技术得到了长足的发展，并成功地应用于生产。它们综合了两种分离技术的优点，具有独到之处。例如催化精馏在MTBE等工艺中的成功应用简化了流程，提高了收率和降低单耗。某厂在对原有MTBE装置进行技术改造时采用了催化精馏新技术，并对后续的精馏和萃取设备进行了改造，结果使装置的年处理能力从2万吨提高到6万吨，大大节约了投资。荷兰的DSM公司在已内酰胺生产的肟化工艺中成功地应用了反应萃

5、取新工艺，具有流程短、能耗低和副产物少等优点。耦合分离技术还可以解决许多传统的分离技术难以完成的任务，因而在生物工程、制药和新材料等高新技术领域有着广阔的应用前景。如发酵萃取和电泳萃取在生物制品分离方面得到了成功的应用，采用吸附树脂和有机络合剂的络合吸附具有分离效率高和解析再生容易的特点；电动耦合色谱可高效地分离维生素；二氧化碳超临界萃取和纳米过滤耦合可提取贵重的天然产品等。由于耦合分离技术往往比较复杂，设计放大比较困难，因此也推动了化工数学模型和设计方法的研究。简介原料预处理反应分离产品反应-分离耦合技术催化（反应）精馏膜反应发展历

6、程与技术实例美国化学研究特许公司(CR&L公司)1979年甲基叔丁基醚(MTBE)在美、英、法等国建立了多套20-100kt/a的工业装置中国石化齐鲁石化公司MTBE在国内已建成34套装置,总生产能力达800kt/aCR&L公司苯和丙烯烷基化合成异丙苯乙酸乙酯的合成传统乙酸甲酯生产工艺与催化精馏工艺的流程比较Eastman-/KodakChemicals7.1反应精馏技术7.1.1定义：将催化反应与精馏分离结合起来同时进行的反应技术7.1.2分类7.1.3优点(1)简化流程,降低设备投资和操作费用；(2)节省能量；(3)打破反应平衡限

7、制，提高转化率。(4)抑制了副反应,提高产物选择性。(5)反应温度可通过调整系统压力来控制,不存在飞温问题。7.1.4工艺流程分体式和一体式一体式和分体式催化精馏反应系统的比较7.1.5反应精馏的适用性反应精馏技术的应用受以下条件的限制:(1)操作必须在组分的临界点以下；(2)精馏塔中反应区的操作温度和压力；(3)反应物和产物挥发度与共沸现象；(4)精馏温度。(5)物料的停留时间7.1.6反应精馏工艺设备的选择反应精馏设备的选择要根据快慢反应来确定快反应不需要太长的停留时间，反应和精馏可以在同一精馏塔中实现。1、若要移出的组分的挥发物

8、较低，则需要的塔板数较多，因而必须选用精馏塔、填料塔或板式塔。2、若要移出的组分的挥发物中等，同样需要精馏塔进行分离，但所需的塔板数较少，可以采用板式塔或泡罩塔。这时关键是保持持液量恒定。3、若要移出的组分的挥发物较高，