四川大学现代分离技术02.ppt

反应精馏过程 一般精馏塔： 精馏段 提馏段 反应段 确定进料位置的原则： 1.保证反应物与催化剂充分接触； 2.保证一定的反应停留时间； 3.保证达到预期的产物分离。 流程设计依据： 反应类型和反应物、产物的相对挥发度的关系 ① A C A C ② A C A C ③ A C 或A→C→D A C D ⑤ A+B C+D C D B A ④ A+B C+D C+D B A 对于催化精馏塔： 催化剂填充段应放在反应物含量最大的区域 ——反应段 ①异戊烯醚脱醚 ②异丙苯生产 异戊烯醚 异戊烯 醇 丙烯 苯 异丙苯 精馏过程的强化 对于具有共沸点或沸点相近的物系，仅仅利用精馏一般难以达到有效分离的目的。为此，结合萃取、反应（包括均相和非均相）、吸附等其它化工单元操作的优势，提出或已实现工业化的有萃取精馏、共沸精馏、反应精馏、加盐精馏、催化精馏、吸附精馏、结晶精馏和膜精馏等。在体系中引入某些添加剂以利用溶液的非理想性质，完成改变组分间相对挥发度，实现高效和节能的汽液分离。 从现有的研究工作看，强化精馏和传质过程的主要途径：一是通过改进设备结构，如为改善两相流动和接触发展出的新型规整填料和喷射式并流填料塔板；二是引入质量分离剂（包括催化剂、反应组分、吸附剂、盐等）提出的各种耦合精馏技术；三是引入第二能量分离剂（如电场、磁场、激光等）。其中，由于脉冲激光不在原有物系中引入添加物，且组分之间的物理化学性质变化易于控制。所以，随着超导材料和激光器制备技术的提高和生产成本的降低，脉冲激光在精馏中的应用将会取得巨大效益。 萃取精馏过程分析 萃取精馏过程的设计必须考虑如下因素： 合适的萃取剂：选择性要高。通常选择2～3种溶剂进行综合评价。 回收方法：普通精馏方法最简单，也可使用冷却分层或液液萃取。 操作条件：主要是操作压力、温度、萃取剂的加料比、回流比等。压力可根据原料的性质来确定，一般选常压操作。 温度：除考虑化学稳定性外，还应考虑在全塔范围内是均相操作，避免在某一块或几块板上出现分层。若低温下就出现分层区，应升高压力，使温度升高至分层区消失为止。 萃取剂用量和回流比：一般是萃取剂用量大，选择性就高，回流比增加，理论板数减少。但同时会对萃取剂起稀释作用，又减小了萃取剂的选择性。回流比和萃取剂选择性的增减存在一最佳值，与溶液性质相关。 萃取精馏塔的理论板数和塔径。塔径主要取决于处理的原料量、回流比和萃取剂用量。理论板数与普通精馏相似，取决于分离要求。 萃取精馏过程设计、操作特点 萃取剂用量大，浓度一般在0.6～0.8，且挥发度小，因此，塔内下流液量远大于上升蒸汽量； 由于塔内两相流量差异大，使两相接触不佳，板效率下降，仅为普通精馏塔效率的一半左右，塔效率通常在20～30%； 回流比应严格控制，操作不能任意调节。因为加大回流比反而降低萃取剂在塔内的浓度，分离效果会更差。调节方法往往是调萃取剂进料温度TS， ；也可采用加大萃取剂用量或减少进料量或减少出料量以保持恒定的回流量来改善分离效果； 设计中应注意塔径由液相流率来确定，若用汽相流率来计算，则需用液相流率来校正，DL＞DV； 塔内温度要严格控制，保持塔内在均相区操作。 共沸精馏与萃取精馏的比较 共沸精馏和萃取精馏都是同时加入能量型和质量型分离剂的特殊精馏过程，但是，由于溶剂加入引起与理想溶液的偏差程度的不同，它们在操作要求上也就产生了不同，比较如下： 1. 萃取精馏比共沸精馏灵活 共沸精馏的溶剂一定要与原料中的至少一个组分形成共沸物，所以，溶剂的选择范围较窄；萃取精馏的溶剂选择范围较宽，选择余地大。共沸精馏的溶剂用量不宜波动，用量的多少直接影响产品纯度；萃取精馏的溶剂用量可在较宽范围内波动，均能保证产品质量。 2. 能量消耗 萃取精馏中，溶剂的沸点最高，用量很大，当溶剂采用精馏技术回收时，能量消耗会较大，而共沸精馏在绝大多数情况下是形成最低共沸物，且常用共沸精馏脱除含量相对较少的组分，因此，共沸剂的用量远比萃取剂用量少，相对而言，共沸精馏的能耗较低。 3. 溶剂加入方式 萃取精馏的溶剂在塔顶加入，并在加料板上作一定补充。共沸精馏的溶剂加入位置随溶剂的性质和形成共沸物的性质而异，加入位置不是唯一的。 4. 操作方式 共沸精馏既可连续操作，也可间歇操作，而萃取精馏只能连续操作。 5. 操作温度 在同样压力下操作时，共沸精馏的操作温度较低，而萃取精馏的操作