帶側反應器的反應精餾過程模擬與分析.pdf

1、反應精餾是在一個設備中同時進行化學反應與精餾分離的化工集成過程，因其具有轉化率高、選擇性高、熱集成度高和投資少等優(yōu)點而受到學術界和工業(yè)界的廣泛關注，并且在醚化、酯化、水解、縮合等反應體系中得到工業(yè)化應用，取得了顯著效果。但是，在同一個設備中進行的反應精餾要求化學反應和精餾過程在相同的溫度和壓力等工況條件下進行，限制了反應精餾的應用范圍，并且反應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反應器的新型反應

2、精餾過程，既保留了傳統(tǒng)反應精餾耦合技術的優(yōu)勢又克服了其缺點。
　　 為了使得新型反應精餾集成過程達到傳統(tǒng)反應精餾同樣的效果，必須對側反應器和精餾塔進行優(yōu)化才能實現(xiàn)反應能力與分離能力的匹配。流程模擬是實現(xiàn)復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建立了帶側反應器的反應精餾(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、餾塔和反應器，序貫模塊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假設在塔內進行，并用Murphree效率區(qū)分反應和分離，采用一個RADFRAC模塊即可描述新型反應精餾集成過程，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個側反應器的新型反應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效率模型基礎上，分別以醋酸甲酯和醋酸丁酯過程為對象，從反應量、溫度、液相摩爾流率和組成分布等方面對新型反應精餾集成過程與傳統(tǒng)反應精餾進行了系統(tǒng)比較。結果表明，分別采用帶5個和3個側反應器的新型反應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)反應精餾塔的等同效果，兩者的總反應量和產(chǎn)品質量基本一致。由于SRRD過程的反應量集

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