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看完這篇反應(yīng)精餾的原理和應(yīng)用,保證你能學(xué)到很多新知識!

更新時間:2020-12-07  |  點擊率:976

    反應(yīng)精餾(ReactiveDistillation)工藝的出現(xiàn),*改變了長期以來人們對反應(yīng)和分離過程的傳統(tǒng)認識,它使化學(xué)反應(yīng)過程和精餾分離的物理過程結(jié)合在一起,是伴有化學(xué)反應(yīng)的新型特殊精餾過程。

    關(guān)于反應(yīng)精餾:

    在進行反應(yīng)的同時用精餾方法分離出產(chǎn)品的過程??梢允菫樘岣叻蛛x效率而將反應(yīng)與精餾相結(jié)合的一種分離操作;也可以是為了提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率而借助于精餾分離手段的一種反應(yīng)過程。

    反應(yīng)精餾的原理:

    對于可逆反應(yīng),當某一產(chǎn)物的揮發(fā)度大于反應(yīng)物時,如果將該產(chǎn)物從液相中蒸出,則可破壞原有的平衡,使反應(yīng)繼續(xù)向生成物的方向進行,因而可提高單程轉(zhuǎn)化率,在一定程度上變可逆反應(yīng)為不可逆反應(yīng)。

    反應(yīng)精餾技術(shù)的應(yīng)用:

    應(yīng)用很廣泛,例如酯化、酯交換、皂化、胺化、水解、異構(gòu)化、烴化、鹵化、脫水、乙酰化和硝化等反應(yīng),具體反應(yīng)舉例見下表:

    反應(yīng)精餾僅適用于反應(yīng)過程和反應(yīng)組分的蒸餾分離可以在同一溫度條件下進行的化學(xué)反應(yīng)。如果反應(yīng)組分之間存在有恒沸現(xiàn)象,或者反應(yīng)物與產(chǎn)物的沸點非常接近時,反應(yīng)精餾技術(shù)則不適用。已經(jīng)達到商業(yè)規(guī)模或者進行過實驗室研究的工業(yè)上,重要的反應(yīng)精餾過程主要包括以下反應(yīng)類型:

    1、烷基化

    乙烯與苯烷基化的RD塔由二部分組成,上部填裝特殊設(shè)計的捆扎包內(nèi)裝Y型分子篩,下部安裝精餾塔板,乙烯從催化劑層底部進料,苯從回流罐進塔,過程的特點是反應(yīng)溫度受飽和點溫度制約,避免反應(yīng)區(qū)熱點的生成,提高了催化劑的壽命,副產(chǎn)物二乙丙苯和三異丙苯返回RD塔,與苯進行烯烴轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成更多的異丙苯,消除了大量苯的循環(huán),反應(yīng)熱有效利用。與傳統(tǒng)工藝比較,RD過程節(jié)能50%,投資降低25%。但是催化劑的活性和選擇性相差較大,因此必須開發(fā)出適合的催化劑。

    2、疊合過程

    采用反應(yīng)精餾技術(shù)可使烯烴分子有選擇的疊合,因為精密的溫度控制和反應(yīng)段的寬分布將減少非理想產(chǎn)品的二聚物、三聚物或高聚物的生成,丁烯疊合的反應(yīng)精餾工藝目前已獲工業(yè)許可。

    3、烯烴選擇性加氫

    已經(jīng)證明,反應(yīng)精餾可使不需要的烯烴雜質(zhì)選擇加氫,使其失去化學(xué)活性或不有利于精餾分離去除。目前,可應(yīng)用反應(yīng)精餾技術(shù)的有:丁二烯、戊二烯及己二烯選擇性加氫。

    4、酯轉(zhuǎn)移

    某些化學(xué)反應(yīng)所使用的酸具有腐蝕性。為了避免酸性腐蝕,可以以酯的形式引入酸。例如,甲酸甲酯分解會生成甲酸和甲醇,而甲酸一旦形成就被平衡反應(yīng)消耗掉,這樣避免了甲酸的腐蝕。

    5、氧化脫氫

    如有合適的催化劑,就可使異丁烷氧化脫氫生成異丁烯。

    6、醚化反應(yīng)

    甲基叔丁基醚(MTBE)是應(yīng)用RD技術(shù)取得工業(yè)成功的產(chǎn)品,該過程與傳統(tǒng)流程相比具有無反應(yīng)器的外部循環(huán)和冷卻;通過預(yù)反應(yīng)有效脫除催化劑毒物,延長催化劑的使用壽命;充分利用反應(yīng)放出的熱量,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率高以及產(chǎn)品純度高等特點。

    7、酯化和水解

    乙酸甲酯(MeOAc)合成與水解的催化精餾工藝是近年來國內(nèi)外研究和開發(fā)的熱門話題,由于乙酸和甲醇的酯化受化學(xué)平衡的限制,且物系中有多個共沸物,故傳統(tǒng)流程十分復(fù)雜,需多個反應(yīng)器和精餾塔。

    8、其它反應(yīng)

    其它有可能利用反應(yīng)精餾方法的領(lǐng)域包括:氧化,電化學(xué),合成氣反應(yīng),從醇和氨選擇性地生產(chǎn)胺,羧基化反應(yīng)。除此之外,通過引入第三組分(即反應(yīng)夾帶劑),反應(yīng)精餾技術(shù)就能用于分離沸點極為接近的混合物。如:分離C1芳烴,氯苯胺。甲基吡啶等同分異構(gòu)體的混合物。

    幾種反應(yīng)精餾流程:

    反應(yīng)A←→C,若產(chǎn)物比反應(yīng)物易揮發(fā)αC>αA,進料位置在塔下部或塔釜。

    反應(yīng)A←→C,若反應(yīng)物比產(chǎn)物易揮發(fā)αA>αC,進料位置在塔上部或塔頂。

    反應(yīng)A←→C+D或A→C→D,C為目的產(chǎn)物,相對揮發(fā)度αC>αA>αD。

    反應(yīng)A+B←→C+D,反應(yīng)物的揮發(fā)度介于兩產(chǎn)物之間,αC>αA>αB>αD。

    反應(yīng)A+B←→C+D,相對揮發(fā)度,αA>αB>αC>αD。
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