李卓冠，張冬青

（北洋國家精餾技術(shù)工程發(fā)展有限公司，天津 300072）

反應(yīng)精餾技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用

李卓冠，張冬青

（北洋國家精餾技術(shù)工程發(fā)展有限公司，天津 300072）

對反應(yīng)精餾技術(shù)的的研究進展以及使用現(xiàn)狀進行綜述，對反應(yīng)精餾塔及催化劑進行了一個詳細的介紹，對反應(yīng)塔中常見的幾種處理模式和方法進行闡述，總結(jié)了所運用到的數(shù)學模型和反應(yīng)；反應(yīng)精餾技術(shù)的研究進展以及使用的現(xiàn)狀進行綜述，并對未來發(fā)展的可能方向進行了預測。

精餾；反應(yīng)精餾；數(shù)學模型；現(xiàn)狀；應(yīng)用趨勢

反應(yīng)精餾（RD，Reactive distillation）的原理是將化學反應(yīng)與精餾技術(shù)較好的結(jié)合起來。1921年，反應(yīng)精餾的概念首次被提出。20世紀30年代中期—60年代初，有很多相關(guān)方面的學者對反應(yīng)精餾的設(shè)備和工藝進行了有關(guān)的研究，但只局限于過程。70年代起，為了將此項技術(shù)運用到工業(yè)生產(chǎn)，人們逐漸加大對反應(yīng)精餾的重視程度，但還是缺乏具體的體現(xiàn)。80年代過后，學者將研究的方向劃分為計算機的模擬操作以及裝置的后期設(shè)計，目前，反應(yīng)精餾技術(shù)已經(jīng)在各行各業(yè)中得到了比較好的運用和發(fā)展。

1 反應(yīng)精餾技術(shù)簡介

反應(yīng)精餾的工作原理是利用精餾的操作將不同種類的物質(zhì)進行分離，主要是破壞可逆反應(yīng)的反應(yīng)條件，促使反應(yīng)逆行，有效地提高各反應(yīng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)能。除此以外，反應(yīng)精餾也有可能會對氣液的平衡狀態(tài)進行一個有效的破壞，使得物質(zhì)的傳遞速度加快，幫助反應(yīng)快速進行。一個放熱反應(yīng)所釋放出的熱量，氣化可以被視為更加需要熱量，降低能耗和運行成本的反應(yīng)過程。目前的技術(shù)用于沸點、反應(yīng)和恢復有很大差異的物質(zhì)，在液體和氣體的系統(tǒng)中，還可以據(jù)系統(tǒng)性不強，以及反應(yīng)的吸放熱過程進行分離。根據(jù)不同的反應(yīng)精餾過程的進料，可分為兩個大的間歇式和連續(xù)的體系；通過物相反應(yīng)蒸餾可分為兩大類。根據(jù)一個異構(gòu)反應(yīng)的催化劑的用途，又可以分為以下兩種：催化反應(yīng)精餾和無催化劑的反應(yīng)精餾。

2 反應(yīng)精餾過程的數(shù)學模擬

20世紀80年代后，學者將研究的方向劃分為計算機的模擬操作以及裝置的后期設(shè)計，這也為以后裝置的設(shè)計和改善提供了很多的理論支持。就目前而言，反應(yīng)精餾過程的模擬一般有以下兩種，穩(wěn)態(tài)模擬以及非穩(wěn)態(tài)模擬兩種大方向。其中，穩(wěn)態(tài)模擬的主要依據(jù)就是非平衡的模擬效果。最近一段時間，關(guān)于穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)的實踐模擬有著比較多的建設(shè)和研究。在對平衡級模型的事項進行建立時，一般會以氣液平衡的理想狀態(tài)作為大前提，假設(shè)化學反應(yīng)的發(fā)生場所是在液體部分中。而建立非平衡級模型時，一般是認為氣液并沒有達到一個平衡的狀態(tài)和效果，兩種物質(zhì)只是在交接的部分會產(chǎn)生一部分的平衡效果，在此處是沒有熱量的傳遞和累計的。但是對于反應(yīng)過程中放熱不明顯的系統(tǒng)，可以假設(shè)氣液是平衡狀態(tài)的，利用熱平衡的模型對其進行合理化計算。在這種情況下，我嗎，們需要開發(fā)出一種更加便捷的模型。

3 反應(yīng)精餾技術(shù)的應(yīng)用

3.1 成醚反應(yīng)

當生產(chǎn)一些醚類產(chǎn)品時候，反應(yīng)精餾技術(shù)往往是首選，成醚反應(yīng)目前也是收到人們廣泛關(guān)注的一個熱門話題反應(yīng)。美國C.R.&L.公司是全球第一家將成謎反應(yīng)實際運用到生產(chǎn)工廠中去的公司，而且效果比較理想。在此實驗成功之后，反應(yīng)精餾技術(shù)在叔烷基甲醚（TAME）、乙基叔丁基醚（ETBE）的實際生產(chǎn)中也取得了比較好的效果和成績。但目前比較成熟的制造工藝只有叔烷基醚，對于其他的一些反應(yīng)還是缺少相關(guān)的理論依據(jù)和探索。

3.2 水解反應(yīng)

水解反應(yīng)過程中使用反應(yīng)精餾的技術(shù)也是比較常見的。有關(guān)反應(yīng)精餾技術(shù)最早主要是運用在脂類物質(zhì)的水解中。肖劍等成功研究出了乙酸甲酯水解反應(yīng)精餾工藝，相較于舊工藝，這種方式很大程度上保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，同時在質(zhì)量得到保障的情況下，水解的程度基本可以達到57%，能量資源的損耗也可以減少約1/3。除了脂類物質(zhì)的水解之外，反應(yīng)精餾對于其他一些物質(zhì)的水解也起到了較好的促進作用。

3.3 其他反應(yīng)

其他反應(yīng)也可以通過反應(yīng)精餾來實現(xiàn)。例如使用二丁基作為原料，來制造馬來酸鹽等，苯甲?；郊姿猁}、叔丁醇鉀等的合成，這些氫化反應(yīng)也可以用反應(yīng)精餾的裝置較好的實現(xiàn)。反應(yīng)精餾技術(shù)的特點和優(yōu)勢十分明顯，多種平衡反應(yīng)中都在逐步推廣。

[1] 蓋旭東.反應(yīng)蒸餾分離技術(shù)進展[J].現(xiàn)代化工，1995，（5）.

[2] 王文華，李敘風，王光潤.“催化劑包”內(nèi)傳質(zhì)速率的實驗研究[J].化學工程師，1998，（1）.

[3] 許錫恩，孟祥坤.催化蒸餾過程研究進展[J].化工進展，1998，（1）.

[4] 許錫恩，鄭宇翔，王保國.催化蒸餾塔中的有效相界面積[J].化工學報，1996，（4）.

[5] 蓋旭東.反應(yīng)蒸餾分離技術(shù)進展[J].現(xiàn)代化工，1995，（5）.

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[7] 王光潤，秦文軍.催化蒸餾技術(shù)中催化劑包的有效因子測定[J].化工學報，1992，（2）.

[8] 錢伯章.催化蒸餾技術(shù)及其應(yīng)用[J].精細石油化工，1990，（4）.

R e s e a r c h S t a t u s a n d A p p l i c a t i o n o f R e a c t i v e D i s t i l l a t i o n

Li Zhuo-guan，Zhang Dong-qing

Based on the research progress of reactive distillation technology and the use of the review of reactive distillation column and the catalysts were introduced，the reaction tower in several common processing mode and methods are presented in this paper，summarized the mathematical model and applied to the reaction；review of reactive distillation technology.The research progress and the use of the status quo，and the possible direction of future development is predicted.

distillation；reactive distillation；mathematical model；present situation；application trend

TQ028.13

A

1003-6490（2017）08-0064-01

2017-05-20

李卓冠（1984—），男，山東高密人，助理工程師，主要研究方向為精餾技術(shù)研究。