帶側(cè)反應(yīng)器的反應(yīng)精餾過(guò)程模擬與分析.pdf

1、反應(yīng)精餾是在一個(gè)設(shè)備中同時(shí)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)與精餾分離的化工集成過(guò)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(diǎn)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(gè)設(shè)備中進(jìn)行的反應(yīng)精餾要求化學(xué)反應(yīng)和精餾過(guò)程在相同的溫度和壓力等工況條件下進(jìn)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(wèn)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(guò)程，既保留了傳統(tǒng)反應(yīng)精餾耦合技術(shù)的優(yōu)勢(shì)又克服了其缺點(diǎn)。
　　 為了使得新型反應(yīng)精餾集成過(guò)程達(dá)到傳統(tǒng)反應(yīng)精餾同樣的效果，必須對(duì)側(cè)反應(yīng)器和精餾塔進(jìn)行優(yōu)化才能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)能力與分離能力的匹配。流程模擬是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜化工過(guò)程計(jì)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(jì)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(jì)算方法涉及多個(gè)循環(huán)流股的收斂，因而計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，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(jìn)行，并用Murphree效率區(qū)分反應(yīng)和分離，采用一個(gè)RADFRAC模塊即可描述新型反應(yīng)精餾集成過(guò)程，避免了循環(huán)流股的計(jì)算，計(jì)算效率和穩(wěn)定性大大提高。分別以帶5個(gè)和3個(gè)側(cè)反應(yīng)器的新型反應(yīng)精餾集成過(guò)程對(duì)醋酸甲酯工業(yè)過(guò)程和醋酸正丁酯小試過(guò)程進(jìn)行計(jì)算，對(duì)兩種方法進(jìn)行了具體的比較，兩種方法計(jì)算得到的結(jié)果一致，但是M

4、urphree效率模型從收斂方式、計(jì)算效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(guò)程為對(duì)象，從反應(yīng)量、溫度、液相摩爾流率和組成分布等方面對(duì)新型反應(yīng)精餾集成過(guò)程與傳統(tǒng)反應(yīng)精餾進(jìn)行了系統(tǒng)比較。結(jié)果表明，分別采用帶5個(gè)和3個(gè)側(cè)反應(yīng)器的新型反應(yīng)精餾集成過(guò)程用于醋酸甲酯和醋酸正丁酯過(guò)程，就可以達(dá)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(guò)程的反應(yīng)量集

5、中在幾個(gè)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(lái)了分離段的組成分布與傳統(tǒng)反應(yīng)精餾段不一致，同時(shí)也表現(xiàn)為塔板溫度在側(cè)反應(yīng)器附近上下波動(dòng)。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(jìn)一步對(duì)SRRD過(guò)程中原料的進(jìn)料位置、回流比和側(cè)反應(yīng)器體積等工藝參數(shù)進(jìn)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