帶側(cè)反應(yīng)器的反應(yīng)精餾過程模擬與分析.pdf

1、反應(yīng)精餾是在一個設(shè)備中同時進行化學(xué)反應(yīng)與精餾分離的化工集成過程，因其具有轉(zhuǎn)化率高、選擇性高、熱集成度高和投資少等優(yōu)點而受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，并且在醚化、酯化、水解、縮合等反應(yīng)體系中得到工業(yè)化應(yīng)用，取得了顯著效果。但是，在同一個設(shè)備中進行的反應(yīng)精餾要求化學(xué)反應(yīng)和精餾過程在相同的溫度和壓力等工況條件下進行，限制了反應(yīng)精餾的應(yīng)用范圍，并且反應(yīng)能力與分離能力難以匹配，工程放大較難。為了解決上述問題，提出了在精餾塔外集成側(cè)反應(yīng)器的新型反應(yīng)

2、精餾過程，既保留了傳統(tǒng)反應(yīng)精餾耦合技術(shù)的優(yōu)勢又克服了其缺點。
　　 為了使得新型反應(yīng)精餾集成過程達到傳統(tǒng)反應(yīng)精餾同樣的效果，必須對側(cè)反應(yīng)器和精餾塔進行優(yōu)化才能實現(xiàn)反應(yīng)能力與分離能力的匹配。流程模擬是實現(xiàn)復(fù)雜化工過程計算和優(yōu)化的重要手段，本文采用模擬軟件Aspen Plus建立了帶側(cè)反應(yīng)器的反應(yīng)精餾(SRRD)的兩種模擬計算方法：多回路循環(huán)模型和Murphree效率模型。在多回路循環(huán)模型中分別用RADFRAC和RCSTR模塊描述精

3、餾塔和反應(yīng)器，序貫?zāi)K法計算方法涉及多個循環(huán)流股的收斂，因而計算時間長，收斂不穩(wěn)定。在Murphree效率模型中仍然將反應(yīng)假設(shè)在塔內(nèi)進行，并用Murphree效率區(qū)分反應(yīng)和分離，采用一個RADFRAC模塊即可描述新型反應(yīng)精餾集成過程，避免了循環(huán)流股的計算，計算效率和穩(wěn)定性大大提高。分別以帶5個和3個側(cè)反應(yīng)器的新型反應(yīng)精餾集成過程對醋酸甲酯工業(yè)過程和醋酸正丁酯小試過程進行計算，對兩種方法進行了具體的比較，兩種方法計算得到的結(jié)果一致，但是M

4、urphree效率模型從收斂方式、計算效率要遠遠優(yōu)于多回路循環(huán)模型。
　　 在建立Murphree效率模型基礎(chǔ)上，分別以醋酸甲酯和醋酸丁酯過程為對象，從反應(yīng)量、溫度、液相摩爾流率和組成分布等方面對新型反應(yīng)精餾集成過程與傳統(tǒng)反應(yīng)精餾進行了系統(tǒng)比較。結(jié)果表明，分別采用帶5個和3個側(cè)反應(yīng)器的新型反應(yīng)精餾集成過程用于醋酸甲酯和醋酸正丁酯過程，就可以達到傳統(tǒng)反應(yīng)精餾塔的等同效果，兩者的總反應(yīng)量和產(chǎn)品質(zhì)量基本一致。由于SRRD過程的反應(yīng)量集

5、中在幾個側(cè)反應(yīng)器中，在集成側(cè)反應(yīng)器的反應(yīng)精餾段，由于反應(yīng)量大帶來了分離段的組成分布與傳統(tǒng)反應(yīng)精餾段不一致，同時也表現(xiàn)為塔板溫度在側(cè)反應(yīng)器附近上下波動。因此，新型反應(yīng)精餾塔的工藝要求和操作條件同傳統(tǒng)反應(yīng)精餾塔有區(qū)別。
　　 在此基礎(chǔ)上，進一步對SRRD過程中原料的進料位置、回流比和側(cè)反應(yīng)器體積等工藝參數(shù)進行敏感性分析，結(jié)果表明，工藝參數(shù)的確定需要綜合考慮反應(yīng)能力和分離能力的要求，并且不同集成位置的側(cè)反應(yīng)器影響的敏感性也有區(qū)別。最后