外部環(huán)流強化乙酸丁酯反應(yīng)隔離壁蒸餾塔.pdf

1、在化工傳質(zhì)與分離領(lǐng)域中，反應(yīng)精餾能較大程度的提高反應(yīng)分離過程的效率，是一種有效的過程耦合方式，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。但是從目前的研究來看，并不是所有的反?yīng)體系都具有提高反應(yīng)效率和降低年總投資的這些優(yōu)勢，關(guān)于一些特定的反應(yīng)體系，反應(yīng)精餾技術(shù)存在著很大的缺陷。例如，針對相對揮發(fā)度次序為較不利的四元可逆反應(yīng)體系（反應(yīng)物為次輕和最重，產(chǎn)物為最輕和次重），在使用常規(guī)反應(yīng)蒸餾塔(CRDC)進行分離時，未轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物會隨著產(chǎn)物逐漸流向塔頂和塔底并且不斷

2、積累，造成了塔內(nèi)的反應(yīng)混合物不能完全的接觸，對分離過程產(chǎn)生了不利的影響，這些問題不是單純的改變塔板數(shù)就能解決的。
　　為解決這些問題，考慮到反應(yīng)蒸餾塔(RDC)的結(jié)構(gòu)對它的分離效果影響極大，本文設(shè)計提出了兩種外部環(huán)流反應(yīng)隔離壁蒸餾塔(RDWC-ER)結(jié)構(gòu):中部環(huán)流反應(yīng)隔離壁蒸餾塔(RDWC-ERMR)和底部-中部環(huán)流雙反應(yīng)段隔離壁蒸餾塔(RDWC-TRSERBR)。在RDWC-ERMR和RDWC-TRSERBR中，隔離壁的設(shè)置可以

3、使得反應(yīng)物在塔內(nèi)的公共精餾段和公共提餾段進行再分離;環(huán)流的設(shè)置可以使得RDWC-ERMR隔離壁右側(cè)的反應(yīng)物引回至隔離壁左側(cè)反應(yīng)段進行反應(yīng)，也可以將RDWC-TRSERBR塔底的最重反應(yīng)物引回至隔離壁右側(cè)的反應(yīng)段與較輕反應(yīng)物進行反應(yīng)，能夠減少塔內(nèi)反應(yīng)物的積累，提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，物質(zhì)、能量耦合作用更加顯著，具有更好的穩(wěn)態(tài)效果?；谝宜岫□ヅc乙醇的轉(zhuǎn)酯反應(yīng)，使用化工流程模擬軟件Aspen Plus，分別以年總投資(TAC)和再沸器熱負(fù)荷(Qr

4、eb)為目標(biāo)函數(shù)對兩種結(jié)構(gòu)的設(shè)計變量進行優(yōu)化，得到最優(yōu)設(shè)計結(jié)構(gòu)，分析其塔內(nèi)的液相摩爾分布、溫度規(guī)律及反應(yīng)速率，并與CRDC的經(jīng)濟性能進行比較評估。
　　研究結(jié)果表明，RDWC-ERMR和RDWC-TRSERBR的反應(yīng)速率明顯高于CRDC，反應(yīng)段所需的塔板數(shù)更少，具有良好的分離效果;同時，RDWC-ERMR和RDWC-TRSERBR的TAC顯著降低，具有更好的經(jīng)濟性能。因此，在分離相對揮發(fā)度次序為較不利的四元可逆反應(yīng)體系，能夠首先選