多反應(yīng)段反應(yīng)精餾塔的綜合與設(shè)計.pdf

1、傳統(tǒng)的反應(yīng)精餾塔將反應(yīng)和分離兩個操作單元結(jié)合在同一個裝置中，有效解決了部分反應(yīng)過程和分離過程的難題。相比反應(yīng)器-精餾塔連續(xù)過程，反應(yīng)精餾塔使系統(tǒng)整體的效率提高，同時設(shè)備投資和操作費(fèi)用顯著降低，有效地強(qiáng)化了內(nèi)部物質(zhì)耦合與內(nèi)部能量耦合。經(jīng)過大量基礎(chǔ)的理論研究，反應(yīng)精餾塔在實際生產(chǎn)中已經(jīng)得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，在很多反應(yīng)過程中起到提高反應(yīng)和分離的效率的重要作用，為化工生產(chǎn)過程降低了巨大的成本。
　　傳統(tǒng)的反應(yīng)精餾塔擅長解決單個反應(yīng)體系的反

2、應(yīng)分離問題。對于多步連續(xù)反應(yīng)系統(tǒng)，目前工業(yè)上仍采用傳統(tǒng)的單反應(yīng)段反應(yīng)精餾塔(RDC-SRS)串聯(lián)的方案，以此串聯(lián)的若干反應(yīng)精餾塔中的每個反應(yīng)精餾塔發(fā)生一個反應(yīng)，隨著反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，反應(yīng)混合物依次傳遞。這種方案的優(yōu)勢是反應(yīng)系統(tǒng)相對穩(wěn)定，但是缺陷在于設(shè)備投資和操作成本過高。如果由一個單獨(dú)的反應(yīng)精餾塔進(jìn)行多步連續(xù)反應(yīng)，則各個反應(yīng)之間會因為物質(zhì)的相互干擾而抑制某些反應(yīng)，出現(xiàn)轉(zhuǎn)化率低、反應(yīng)速率慢等問題。
　　本文設(shè)計了多反應(yīng)段反應(yīng)精餾塔(RD

3、C-MRS)來解決上述難題。本研究分別設(shè)計了三反應(yīng)段反應(yīng)精餾塔(RDC-TRS)，雙反應(yīng)段反應(yīng)精餾塔(RDC-DRS)以及雙反應(yīng)段反應(yīng)精餾塔的一種特殊結(jié)構(gòu)——隔離壁雙反應(yīng)段反應(yīng)精餾塔(DWRDC-DRS)以探究它們的原理、設(shè)計方法以及節(jié)能效果。以上幾種RDC-MRS通過塔內(nèi)設(shè)置多個反應(yīng)段的方案使不同的反應(yīng)盡可能發(fā)生在不同的反應(yīng)段，這樣各個反應(yīng)之間的干擾會明顯降低，進(jìn)而提高了反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率，強(qiáng)化了內(nèi)部物質(zhì)耦合與內(nèi)部能量耦合。同時多個

4、反應(yīng)段以及若干反應(yīng)段之間的間隔段為RDC-MRS提供了更多的自由度，使各反應(yīng)段的安排更加自由靈活，保證系統(tǒng)設(shè)計空間和RDC-MRS的節(jié)能有效性。
　　本文應(yīng)用化工流程仿真軟件Aspen Plus對各類反應(yīng)精餾塔進(jìn)行建模仿真模擬。所設(shè)計的RDC-TRS和RDC-DRS應(yīng)用三氯甲硅烷制備硅烷這一太陽能行業(yè)中的重要反應(yīng)體系進(jìn)行仿真模擬實驗，來驗證它們的節(jié)能效果。在保證總塔板數(shù)不變和總反應(yīng)段數(shù)不變的情況下，通過仿真實驗中嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶Ρ壤淠鳠?/p>

5、負(fù)荷與再沸器熱負(fù)荷驗證了RDC-TRS和RDC-DRS相比傳統(tǒng)的RDC-SRS有著顯著的節(jié)能效果。仿真結(jié)果表明，RDC-TRS相對傳統(tǒng)的(RDC-SRS)可以節(jié)約操作費(fèi)用11％以上，RDC-DRS相對于RDC-SRS可以節(jié)約操作費(fèi)用約9％，證明了RDC-TRS與RDC-DRS優(yōu)越的節(jié)能效果。此外，DWRDC-DRS應(yīng)用間接水合法由環(huán)己烯制備環(huán)己醇的實例來進(jìn)行仿真實驗，雖然產(chǎn)品質(zhì)量并未完全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，但仍然可以從仿真記過結(jié)果分析出DWRDC