第二章 反应精馏技术.
反应精馏 操作流程
反应精馏 操作流程
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反应精馏是一种将化学反应与精馏分离过程相结合的技术，广泛应用于化工、制药、石油化工等领域。以下是反应精馏的一般操作流程： 1. 原料准备
c5馏分分离工艺技术之国内部分
胡競民 白希耐
一、裂解C5馏分分离现状
1．双环戊二烯产品的分离
国内一般通过加热和蒸馏的方法从裂解C5馏分中分离出工业级双环戊二烯，再由工业级双环戊二烯制取高纯度的双环戊二烯产品。
⑴精馏
将工业级的双环戊二烯（80%纯度）通过减压蒸馏塔，在一定的塔高和一定回流比下进行蒸馏。根据工业级双环戊二烯的组成不同，蒸馏操作可以是一台塔或者二台塔串联操作。例如上海石化的分离装置采用一台塔，有的化工厂要获得高纯度的双环戊二烯产品则采用两台塔。精馏获得的双环戊二烯纯度一般在90%～94%。
⑵解聚-二聚-蒸馏
通过解聚-二聚-蒸馏法获得的双环戊二烯产品的纯度均比较高，一般在96%～98%，有的还可达到99%左右。目前国内公布了很多有关该方法的专利技术，并已有1000t/a的工业规模装置，装置采用带搅拌的釜式结构，工艺流程简单，操作方便。
2．异戊二烯的分离
国内实现工业化的异戊二烯分离技术为溶剂二甲基甲酰胺（DMF）萃取蒸馏法。此外，业界在共沸精馏、反应精馏、加氢分离、一段萃取、共沸和萃取结合工艺等进行了很多研发工作，取得了一定成绩和进展。 二、新型C5分离工艺的开发
1．C5馏分的加氢分离工艺
C5馏分中含有大量的不饱和烃,根据产品用途的不同,可通过选择加氢或全加氢将其转化为烯烃或烷烃,再通过分离加以利用。目前国内已利用由裂解汽油加氢装置得到的混合C5烷烃开发了新型C5烷烃分离工艺。该工艺由加氢和烷烃分离过程组成,可同时得到环戊烷、异戊烷和正戊烷。其工艺投资小,操作费用少,能耗低,可依市场需求灵活调整产品方案。
2．反应精馏技术
采用反应精馏技术从C5馏分中分离双烯烃的方法,即将C5馏分进行反应精馏,使环戊二烯发生二聚反应, 异戊二烯由塔顶分离出去,物料经精馏分离得到间戊二烯、双环戊二烯和异戊二烯。
针对现有技术在脱除环戊二烯过程中存在的问题,反应精馏技术有其独特之处：(1)由于在脱除环戊二烯过程中能有效抑制除环戊二烯二聚反应外的其他二聚反应，因而减少了副产物的生成，既提高了双环戊二烯产品的质量又减少了C5双烯的损失；(2)由一个反应精馏塔替代现有技术中的二聚反应器和预脱重塔，简化了工艺流程和操作；(3)由于简化了工艺流程，减少了设备的投资，降低了生产过程中的能耗。
反应精馏实验报告
反应精馏实验报告
实验目的，通过反应精馏实验，掌握精馏技术，了解反应精馏原理，提高化学实验操作能力。
实验原理，反应精馏是在精馏过程中，将反应物加入精馏瓶中，通过加热使其发生反应，然后进行精馏，从而得到产物。这种方法适用于需要在高温下进行反应的情况。
实验仪器，反应精馏设备、精密恒温加热器、精密恒温控制仪、精密磁力搅拌器、精密温度计、精密压力计等。
实验步骤：
1. 将反应精馏设备装好，连接好冷凝管和接收瓶。
2. 在精馏瓶中加入反应物，并加入适量的溶剂。
3. 装上精密恒温控制仪，设置好反应温度。
4. 打开精密恒温加热器，开始加热反应精馏瓶。
5. 在反应过程中，通过精密磁力搅拌器进行搅拌，保持反应均匀。
6. 根据产物的沸点，控制好冷凝管的温度，收集产物。
实验结果分析：
通过反应精馏实验，我们成功地得到了产物，并通过测定其物理性质和化学性质，确认了产物的结构和纯度。实验结果表明，反应精馏是一种有效的方法，可以在高温下进行反应，并得到纯净的产物。
实验结论： 反应精馏是一种重要的精馏方法，它可以在反应过程中进行精馏，从而得到纯净的产物。通过本次实验，我们掌握了反应精馏的操作技巧，加深了对反应精馏原理的理解，提高了化学实验操作能力。
实验总结：
反应精馏实验是化学实验中的重要内容，通过实验可以加深对精馏技术和反应原理的理解，提高实验操作能力。在今后的学习和工作中，我们将继续努力，不断提升自己的实验技能，为将来的科研工作打下坚实的基础。
通过本次反应精馏实验，我们不仅学会了操作反应精馏设备，还加深了对精馏原理和反应过程的理解，为今后的学习和科研工作奠定了基础。希望在今后的实验中，我们能够继续努力，不断提高自己的实验技能，为科学研究做出更大的贡献。
碳五分离工艺中的反应精馏技术
工业技术乙烯工业 ２０１４，２６（１） ２４～２７ＥＴＨＹＬＥＮＥＩＮＤＵＳＴＲＹ碳五分离工艺中的反应精馏技术周召方（中国石油化工股份有限公司武汉分公司，湖北武汉４３００８２） 摘 要：在裂解碳五馏分所采用的工艺中，反应精馏工艺比热二聚工艺有独特之处：减少副产物，提高异戊二烯、间戊二烯和双环戊二烯收率。并且在处理低含量（３％～１０％）环戊二烯的原料中，由于在脱除环戊二烯过程中能有效地抑制除环戊二烯二聚反应外的其它二聚反应，从而减少了副产物的产生。因此反应精馏技术既能提高产品双环戊二烯的质量，又能减少Ｃ５双烯的损失。当原料中环戊二烯含量达到正常值（１０％～１６％）时，可以适当增加反应精馏塔的压力，提高环戊二烯的转化率。关键词：裂解碳五反应精馏技术二聚反应 裂解乙烯中副产大量的碳五馏分，此馏分中富含４０％～６０％的双烯烃，其中异戊二烯（ＩＰ）约为２０％，间戊二烯（ＰＩＰ）约为１６％，环戊二烯（ＣＰＤ）＋双环戊二烯（ＤＣＰＤ）约为１９％。由于具有特殊的分子结构，这些双烯烃化学性质活泼，可合成许多重要的高附加值产品，是化工利用的宝贵资源。随着乙烯工业的快速发展和对合成橡胶及合成树脂的需求增大，作为一种重要的化工原料，裂解碳五馏分分离利用已经日益受到世界各国的普遍重视。世界各国对Ｃ５馏分的应用，其深度和方案各异。大体上可以分为两种方案：第一类为混合Ｃ５的应用。包括合成石油树脂、加氢汽油、加氢后用作裂解原料、芳构化及用作燃料等；第二类是分离后单独利用。其中分离混合Ｃ５馏分提纯出含量较高的异戊二烯、环戊二烯、双环戊二烯和间戊二烯。分离出的环戊二烯、双环戊二烯和间戊二烯作为石油树脂的原料，而异戊二烯是制造合成橡胶及添加剂的宝贵原料。工业上有采用热二聚法分离环戊二烯，然后用溶剂萃取精馏或共沸精馏法分离异戊二烯的，但在采用热二聚法分离环戊二烯的过程中，还将伴有异戊二烯、间戊二烯等参加的自二聚及三种双烯间的共二聚反应。这些副产物的产生，不仅影响了双环戊二烯产品的质量，而且也影响了碳五双烯的收率［１］。为此中国石化工程建设有限公司和北京化工研究院共同开展了碳五馏分分离中反应精馏技术的开发研究，并成功应用于武汉８００ｋｔ／ａ乙烯工程碳五分离装置。１ 反应精馏工艺原理１．１ Ｃ５馏分中双烯烃的二聚反应动力学Ｃ５馏分中的异戊二烯、间戊二烯及环戊二烯因具有两个双键，其化学性质非常活泼，在一定温度下，易于发生自二聚反应和共二聚反应，但反应速度相差较大。自二聚反应，即３种双烯烃自二聚生成各自的二聚体的反应，在相同条件下，以环戊二烯二聚反应速度最快，约为异戊二烯及间戊二烯二聚反应速度的１００倍；共二聚反应，即３种双烯烃间的共二聚反应，生成各种共二聚体。主要有环戊二烯与异戊二烯，环戊二烯与间戊二烯的共二聚反应，以及异戊二烯与间戊二烯的共二聚反应。其中异戊二烯与间戊二烯的共二聚反应速度最慢，可以忽略；其次是环戊二烯与间戊二烯的共二聚反应速度；而环戊二烯与异戊二烯的反应速度约为环戊二烯二聚反应速度的四分之一。环戊二烯、异戊二烯、间戊二烯反应活性不同，环戊二烯活性最高，间戊二烯和异戊二烯次之。各收稿日期：２０１３－０９－０９。作者简介：周召方，男，２００４年毕业于江汉大学过程装备与控制工程专业，学士，主要从事工艺技术管理工作，工程师。 第２６卷周召方．碳五分离工艺中的反应精馏技术・２５ ・ 表１ 二聚反应过程各反应动力学方程、动力学参数和反应速率［２］二聚反应及共二聚反应动力学方程指前因子ｋｉ０／ｍ３・（ｋｍｏｌ・ｓ）－１活化能Ｅｉ／（ｋＪ・ｋｍｏｌ－１）反应速率常数ｋｉ（８０℃）环戊二烯二聚－ｒ１＝ｋ１ｃｃ２１．２×１０６１．６４×１０４８．４５×１０－５异戊二烯二聚－ｒ２＝ｋ２ｃｃｉ７．９×１０７２．４９×１０４３．０４×１０－８环戊二烯、异戊二烯共二聚－ｒ３＝ｋ３ｃｃｃｃｉ９．２×１０５１．７１×１０４２．３１×１０－５间戊二烯二聚－ｒ４＝ｋ４ｃｃ２ｐ３．１×１０５２．１８×１０４９．７５×１０－９环戊二烯、间戊二烯共二聚－ｒ５＝ｋ５ｃｃｃｐ２．２×１０１３３．４２×１０４１．４８×１０－８ 表１式中：ｋ１———环戊二烯二聚反应速率常数；ｋ２———异戊二烯二聚反应速率常数；ｋ３———异戊二烯与环戊二烯共二聚反应速率常数；ｋ４———间戊二烯二聚反应速率常数；ｋ５———环戊二烯与间戊二烯共二聚反应速率常数；ｃｃ———环戊二烯摩尔浓度；ｃｉ———异戊二烯摩尔浓度；ｃｐ———间戊二烯摩尔浓度。反应的活化能Ｅ、指前因子ｋ０不同，见表１。 在设定的反应温度和反应物浓度条件下，相对于环戊二烯二聚反应，一些反应的反应速率相差悬殊，生成物的量很少，或者很难检测到，可以忽略这些反应，便于简化数学模型和数值计算。考虑到异戊二烯浓度高，而间戊二烯浓度低，选取３个反应，分别是环戊二烯二聚、异戊二烯二聚、环戊二烯与异戊二烯共二聚。从理论上讲，上述反应是可逆的。但是，反应温度小于１３０℃，以二聚反应或共二聚为主，温度大于１８０℃，才有显著的逆反应———解聚反应，因此在所选取的操作条件下，逆反应可以忽略。综上所述，双烯烃二聚过程主要存在３个反应：１）环戊二烯二聚反应，生成双环戊二烯，是主反应。２ＣＰＤ硳ＤＣＰＤ该反应的环戊二烯消失速率为：－ｒ１＝２ｋ１（０．５ｃｃ）２＝０．５ｋ１ｃｃ２２）异戊二烯二聚反应，主要生成异戊二烯二聚体ＤＩＰ。２ＩＰ硳ＤＩＰ该反应的异戊二烯消失速率为：－ｒ２＝２ｋ２（０．５ｃｉ）２＝０．５ｋ２ｃｉ２。３）环戊二烯与异戊二烯共二聚反应，主要生成ＰＮＢ异丙烯基降冰片烯，ＣＰＤ＋ＩＰ硳ＰＮＢ该反应的环戊二烯或异戊二烯消失速率为：－ｒ３＝ｋ３ｃｃｃｉ１．２ 反应物浓度对反应过程的影响反应速率的浓度效应以反应级数表征。从工程角度讲，反应级数表示反应速率对组分浓度变化的敏感程度。反应级数越高，反应速率对反应物浓度的变化越敏感。环戊二烯二聚是二级反应，反应速率随浓度上升而增加愈快；反之，反应速率随浓度下降而降低愈慢。对于本课题，环戊二烯在低浓度区反应，环戊二烯二聚反应速率比较慢，随着反应进行，环戊二烯浓度逐渐降低，反应的动力越来越小，反应速率越来越慢。反应往往花费比较长的时间，而且转化率越高，反应时间增加越多，因此，不宜片面追求环戊二烯转化率，只要环戊二烯残余浓度满足分离要求即可。如果片面追求高转化率，需要很大的反应空间，需要很长的反应时间。提高环戊二烯转化率固然有利于降低环戊二烯残余浓度、提高双环戊二烯收率，但是会降低反应选择性。环戊二烯二聚反应选择性关系式如下所示：β醇－ｒ１－ｒ１＋（－ｒ２）＋（－ｒ３）＝２ｋ１ｃｃ２２ｋ１ｃｃ２＋２ｋ２ｃｉ２＋ｋ３ｃｃｃｉ＝１１＋ｋ２ｃｉ２ｋ１ｃｃ２＋ｋ３ｃｉ２ｋ１ｃｃ 从选择性与浓度之间的关系式可以得知：环戊二烯二聚反应选择性与环戊二烯浓度成正比，环戊二烯浓度高，选择性高；而与异戊二烯浓度成反比，异戊二烯浓度高，选择性低。从反应过程看，随着环戊二烯二聚反应过程不断进行，环戊二烯浓度不断降低，异戊二烯浓度略有下降，如果把异戊二烯浓度看作常数，选择性随环戊二烯浓度下降而降低。随着反应进行，环戊二烯浓度逐渐降低，３个反应中环戊二烯二聚反应速率受环戊二烯浓度下降影响最大，反应选择性随着环戊二烯 ・２６ ・乙烯工业第２６卷 浓度下降而降低。环戊二烯与异戊二烯共二聚产物ＰＮＢ很难与双环戊二烯分离，因此不希望反应选择性低。综合反应速率、选择性以及分离塔的分离能力等因素，应设定一个合适的转化率或合适的环戊二烯残余浓度。１．３ 反应温度对反应过程的影响反应速率的温度效应以反应活化能表征，活化能的工程意义是表明反应速率对温度变化的敏感程度。活化能愈大，表示温度对反应速率的影响愈大，即反应速率随温度上升而增加得愈快。环戊二烯在低浓度区域进行二聚反应，速率很慢。前面已指出，环戊二烯二聚反应活化能最低，副反应的活化能比主反应高。如果提高反应温度，异戊二烯与环戊二烯共二聚、异戊二烯二聚等副反应速率增加更快，反应选择性下降。换言之，反应选择性与反应温度成反比，提高反应速率是以牺牲选择性为代价。为了得到较为满意的选择性，一般不希望在比较高的温度下进行反应，但是也不希望在比较低的温度下进行反应。反应温度低，反应速率慢，故反应应在适合的温度下进行。在具体的生产实践中，进料中环戊二烯浓度并不是固定不变的，受原料和加工负荷的影响，环戊二烯浓度一般在一定范围内波动。可以根据环戊二烯进料浓度进行适当的温度调节，以达到规定的残余浓度。在环戊二烯浓度偏高时，宜提升反应温度；在浓度偏低时，宜降低反应温度。２ 反应精馏技术在实践中的应用分析环戊二烯、异戊二烯、间戊二烯之间的自二聚与共二聚产物沸点相近，难于将其与双环戊二烯分离，而Ｃ５烃与双环戊二烯沸点相差较大，易于分离。根据上述原理，采用１座反应精馏塔代替现有技术中的二聚反应器及预脱重塔，从而有效脱除环戊二烯，同时提高双环戊二烯收率。２．１ 生产试验原料武汉８００ｋｔ／ａ乙烯工程碳五分离装置碳五原料由于裂解原料及裂解深度等原因，导致原料中环戊二烯（ＣＰＤ）和双环戊二烯（ＤＣＰＤ）含量较少，两者之和约为４．７５％。在经过预脱轻塔脱除大部分碳四后，环戊二烯（ＣＰＤ）含量仅为３．４７％，其原料组成见表２。表２ 碳五原料和反应精馏塔进料组成ｗ，％ 项目碳五原料反应精馏塔进料总碳四１１．４５０２－丁炔０．９４０１，４－戊二烯２．４５０异戊烷４．９９０．０３正戊烷７．０６８．１５１－戊烯４．４０２．２３３－甲基１－丁烯１．０５０２－甲基１－丁烯５．３７４．３９反２－戊烯２．６９３．１７顺２－戊烯１．５３１．９６异戊二烯２１．５１２２．５７环戊烯３．０６４．３０２－甲基２－丁烯２．００２．７２环戊烷９．５２１３．６７反１，３－戊二烯８．０３１１．０３顺１，３－戊二烯４．７３６．８０环戊二烯３．７５３．４７双环戊二烯１．００１．８７总碳六５．２４１０．０１２．２ 实践应用结果碳五原料在预脱轻塔中脱除大量轻组分后，直接进入反应精馏塔。塔顶、塔釜组分变化情况见表３。表３ 反应精馏塔塔顶和塔釜物料组成ｗ，％ 项目反应精馏塔塔釜反应精馏塔塔顶异戊二烯０．６７４９．４５２－甲基２－丁烯２．２８１．６４反１，３－戊二烯２４．０９１．７１反２－戊烯０．４７４．５８环戊二烯１．１２２．３３环戊烷２２．７７０．１２环戊烯９．０２０．２６双环戊二烯９．１０顺１，３－戊二烯１５．０７０．４１正戊烷０．１４１９．４３ＩＰ二聚体０．８２０其它二聚体２．６７０烃基降冰片烯１．６１０茚类０．１７０ 从表２和表３可得出以下结论：１）反应精馏 第２６卷周召方．碳五分离工艺中的反应精馏技术・２７ ・ 塔进料环戊二烯（ＣＰＤ）和双环戊二烯（ＤＣＰＤ）质量分数分别为Ｃ１＝３．４７％、Ｃ２＝１．８７％；经过反应精馏塔后，塔顶环戊二烯（ＣＰＤ）质量分数为Ｃ３＝２．３３％，塔釜环戊二烯（ＣＰＤ）和双环戊二烯（ＤＣＰＤ）质量分数分别为Ｃ４＝１．１２％、Ｃ５＝９．１％。实际生产中ｍ２／ｍ１＝０．５１２，故ＣＰＤ转化率ｍＣＰＤ１／ｍＣＰＤ２＝（ｍ２×Ｃ５－ｍ１Ｃ２）／ｍ１×Ｃ１＝（ｍ２×９．１％－ｍ１×１．８７％）／ｍ１×３．４７％＝８０．４％；２）塔釜中环戊二烯与异戊二烯、环戊二烯与间戊二烯共二聚物，即烃基降冰片烯质量分数Ｃ６＝１．６１％，故反应精馏塔中双环戊二烯与二聚产物之比ＤＣＰＤ／Ｘ１＝ｍ２×Ｃ５／ｍ２×Ｃ６＝ｍ２×９．１％／ｍ２×１．６１％＝５．６／１。式中：ｍＣＰＤ１———环戊二烯转化为双环戊二烯的质量，ｔ／ｈ；ｍＣＰＤ２———环戊二烯转化前的质量，ｔ／ｈ；ｍ１和ｍ２———反应精馏塔的进料质量流量和塔釜出料质量流量，ｔ／ｈ；Ｘ１———由环戊二烯与异戊二烯、环戊二烯与间戊二烯共二聚构成。３ 结果与讨论１）采用反应精馏技术，低含量（３％～１０％）ＣＰＤ的原料中由于在脱除环戊二烯过程中能有效地抑制除环戊二烯二聚反应外的其它二聚反应，从而减少了副产物的产生，因此既提高了产品双环戊二烯的质量，又减少了Ｃ５双烯的损失。当原料中ＣＰＤ含量达到正常值（１０％～１６％）时，可以适当增加反应精馏塔的压力，提高ＣＰＤ的转化率。２）采用反应精馏技术脱除Ｃ５馏分中的环戊二烯工艺技术路线合理，反应条件温和，产品质量好，收率高。３）用１座反应精馏塔替代现有技术中的二聚反应器和预脱重塔，简化了工艺流程，简化了操作。参考文献：［１］ 胡竞民，徐宏芬，李雪，等．裂解碳五馏分中的反应精馏技术［Ｊ］．石油化工设计，１９９９，１６（２）：９－１１．［２］ 白庚辛．环戊二烯二聚过程动力学的研究［Ｊ］．石油化工，１９８１，１０（２）：８４－９４．・乙烯在线・中国石化获国内首张生物航煤生产许可证２０１４年２月１２日，中国民用航空局正式向中国石化颁发１号生物航煤技术标准规定项目批准书（ＣＴＳＯＡ），中国第一张生物航煤生产许可证落户中国石化。这标志着备受国内外关注的国产１号生物航煤正式获得适航批准，中国石化的生物航煤产品已完全具备产业化的条件，我国生物航煤也因此正式迈入产业化和商业化阶段。中国成为继美国、法国、芬兰之后第四个拥有生物航煤自主研发生产技术的国家，中国石化成为国内首家拥有生物航煤自主研发生产技术的企业。专家组最终审定认为，中国石化１号生物航煤生产质量稳定，性能满足实际使用要求，通过了适航审定程序和指标要求，具备商业化应用条件，可以颁发适航许可证书。中国石化生物航煤生产技术适应的原料范围广泛。不但可以用菜籽油、棉籽油、棕榈油、大豆酸化油等作为原料，还成功开发出以餐饮废油为原料生产生物航煤的工艺技术，解决了餐饮废油科学、合法、高效应用的难题，走出了一条餐饮废油资源化绿色应用的新路。据了解，下一步，中国石化将与各航空公司继续深入合作，共同推进生物航煤的商业飞行，真正实现生物航煤的产业化应用。同时，将继续积极配合民航局开展其他航油产品的设计生产适航审定。摘自枟中国石化报枠２０１４－０２－１４
反应精馏制乙酸乙酯(详细参考)
化工 1 实验一 反应精馏法制乙酸乙酯
一、实验目的
1.了解反应精馏是既服从质量作用定律又服从相平衡规律的复杂过程。
2.掌握反应精馏的操作。
3.能进行全塔物料衡算和塔操作的过程分析。
4.了解反应精馏与常规精馏的区别。
5.学会分析塔内物料组成。
二、实验原理
反应精馏过程不同于一般精馏，它既有精馏的物理相变之传递现象，又有物质变性的化学反应现象。反应精馏对下列两种情况特别适用：（1）可逆平衡反应。一般情况下，反应受平衡影响，转化率只能维护在平衡转化的水平；但是，若生成物中有低沸点或高沸点物质存在，则精馏过程可使其连续地从系统中排出，结果超过平衡转化率，大大提高了效率。（2）异构体混合物分离。通常因它们的沸点接近，靠一般精馏方法不易分离提纯，若异构体中某组分能发生化学反应并能生成沸点不同的物质，这时可在过程中得以分离。
对于本实验来说，适于第一种情况，但但该反应若无催化剂存在，单独采用反应精馏存在也达不到高效分离的目的，这是因为反应速度非常缓慢，故一般都用催化反应方式。酸是有效的催化剂，常用硫酸。本实验是以乙酸和乙醇为原料，在催化剂作用下生成乙酸乙酯的可逆反应。反应的方程式为：
CH3COOH + C2H5OH ↔ CH3COOC2H5+H2O
实验的进料有两种方式：一是直接从塔釜进料；另一种是在塔的某处进料。前者有间歇和连续式操作；后者只有连续式。可认为反应精馏的分离塔也是反应器。若采用塔釜进料的间歇式操作，反应只在塔釜内进行。
由于乙酸在气相中有缔合作用，除乙酸外，其它三个组分形成三元或二元共沸物。水－酯，水－醇共沸物沸点较低，醇和酯能不断地从塔顶排出。由于乙酸的沸点较高，不能进入到塔体，故塔体内共有3组分，即水、乙醇、乙酸乙酯。
本实验采用间歇式进料方式，物料衡算式和热量衡算式为：
（1）物料衡算方程
对第j块理论板上的i组分进行物料衡算如下 化工 2
（2）气液平衡方程
第二章精馏作业及复习思考题答案
作业（计算题）
1. 解：由题意知，轻关键组分为丙烷，重关键组分为丁烷，取100kmol/h进料为基准，按清晰分割的定义可列出下列物料衡算式：
D+W=100 (1)
D=52+24.9+8.83+8.7+3.05-0.0015W+0.002D (2) 解之得 D=46.011 kmol/h
W=53.989 kmol/h Ｗ的组成：丁烷99.85%，丙烷0.15%。 Ｄ的组成列于下表： 组分 甲烷 乙烯 乙烷 丙烯 丙烷 丁烷 流量/(kmol/h) 0.52 24.9 8.83 8.7 2.969 0.092 46.011 摩尔分数/% 1.13 54.12 19.19 18.91 6.45 0.20 100.0
2. 解：由式 得：
3.6150.01102.0840.16901.7350.446010.11350.8640.12050.4350.140003.6152.0841.73510.8640.435 θ应界于1~1.735之间，经试差求得θ=1.105。
由式 得
3.6150.01762.0840.26981.7350.699510.01040.8640.002711.4173.6151.1052.0841.1051.7351.10511.1050.8641.105mR 由给定条件可知，丙烷和异丁烷为轻组分，戊烷和己烷为重组分。根据清晰分割法的基本假
定，组分1和2在塔顶和塔釜产品中的量分别为
111
2229830.01110.8/,0
9830.169166.1/,0DFkmolhW
DFkmolhW
组分5和6分别为
555
6660;
9830.1205118.5/
0;9830.14137.6/DWFkmolh
DWFkmolh
根据给定收率得：
33
反应精馏技术制备乙酸乙酯
一、实验目的
1. 了解反应精馏是既服从质量作用定律又服从相平衡规律的复杂过程。
2. 掌握反应精馏的操作。
3. 学会分析全塔物料衡算的方法。
二、实验原理
反应精馏过程不同于一般精馏，它既有精馏的物理相变现象，又有反应的化学变化现象。两者同时存在，相互影响，使过程更加复杂。因此，反应精馏对以下两种情况特别适用：（1）可逆平衡反应。一般情况下，反应受平衡影响，转化率只能维持在平衡转化的水平；但是，若生成物中有低沸点或高沸点物质存在，则精馏过程可使其从系统中排出，结果超过平衡转化率，大大提高了效率。（2）异构体混合物分离。通常因它们的沸点接近，靠精馏方法不易分离提纯，若异构体中某组分能发生化学反应并能生成沸点不同的物质，这时可在过程中得以分离。醇酸酯化反应属于第一种情况。但该反应在无催化剂存在时反应速度非常缓慢，反应精馏操作达不到高效分离的目的，故一般需要添加催化剂。酸是有效的催化剂，反应随酸浓度增高而加快，浓度在0.2～1.0%（wt.）。本实验是以醋酸和乙醇为原料、在硫酸催化剂作用下生成醋酸乙酯的可逆反应。反应的化学方程式为：
实验的进料方式有两种：一是直接从塔釜进料；另一种是在塔的某处进料。前者有间歇和连续式操作；后者只有连续式。本实验采用塔釜间歇式进料。反应精馏过程中，塔内有四组元。由于醋酸在气象中有缔合作用，除醋酸外，其他三个组分形成三元或者二元共沸物。水－酯，水－醇共沸物沸点较低，醇和酯能不断地从塔顶排出。若控制反应原料比例，可使某组份全部转化。因此，可认为反应精馏的分离塔同时也是反应器。全过程可用物料衡算式和热量衡算式描述。
三、装置流程与面板布置图 OHCHCOOCHCHCOOHCHOHCHCH23233231. 装置流程示意图塔 釜塔 头符 号说 明BV二通球阀RV调节阀HV热 阀F转子流量计V储 罐EW电子称HE换热器MV电磁阀MC电磁线圈L液面计P泵W预热器TE温度传感器TIC控 温TY加热原件PI测 压TI测 温PITE02TIC0202TYTE01TIC0101TYTE08TI02TE07TI01MCTE06TIC0606TYW-2L-3V-3L-5V-4BVP-1TE05TIC0505TYW-1TE03TIC0303TYTE04TIC0404TYBVL-1L-2V-1V-2BVBVBVBVBVBVBVBVBVBVBV取样口取样口取样口RVFRVFRVBVBVBVBVMVTE09TIC0707TY
反应精馏实验报告 2
反应精馏实验报告
实验⼀反应精馏法制⼄酸⼄酯
⼀、实验⽬的1．了解反应精馏是既服从质量作⽤定律⼜服从相平衡规律的复杂过程。
2．掌握反应精馏的操作。
3．能进⾏全塔物料衡算和塔操作的过程分析。
4．了解反应精馏与常规精馏的区别。
5．学会分析塔内物料组成。
⼆、实验原理
反应精馏是精馏技术中的⼀个特殊领域。在操作过程中，化学反应与分离同时进⾏，故能显著提⾼总体转化率，降低能耗。此法在酯化、醚化、酯交换、⽔解等化⼯⽣产中得到应⽤，⽽且越来越显⽰其优越性。
反应精馏过程不同于⼀般精馏，它既有精馏的物理相变之传递现象，⼜有物质变性的化学反应现象。⼆者同时存在，相互影响，使过程更加复杂。因此，反应精馏对下列两种情况特别适⽤：（1）可逆平衡反应。⼀般情况下，反应受平衡影响，转化率只能维护在平衡转化的⽔平；但是，若⽣成物中有低沸点或⾼沸点物质存在，则精馏过程可使其连续地从系统中排出，结果超过平衡转化率，⼤⼤提⾼了效率。（2）异构体混合物分离。通常因它们的沸点接近，靠⼀般精馏⽅法不易分离提纯，若异构体中某组分能发⽣化学反应并能⽣成沸点不同的物质，这时可在过程中得以分离。
对醇酸酯化反应来说，适于第⼀种情况。⼄醇沸点78.3℃，与⽔形成恒沸物，恒沸点78.15 ℃，⼄醇含量89.43%（分⼦）；⼄酸沸点118.0℃，醋酸⼄酯沸点77.1℃，与⽔形成⾮均相恒沸物，恒沸点70.40℃，酯含量76%；⼄醇与醋酸⼄酯形成恒沸物，恒沸点71.8℃，酯含量54%；⽔、⼄醇、和醋酸⼄酯形成三元恒沸物，恒沸点70.3℃，⼄醇含量12.4%，酯含量60.1%。⽔-酯、⽔-醇恒沸物沸点较低，醇和酯能不断地从塔顶排出。但该反应若⽆催化剂存在，单独采⽤反应精馏存在也达不到⾼效分离的⽬的，这是因为反应速度⾮常缓慢，故⼀般都⽤催化反应⽅式。酸是有效的催化剂，常⽤硫酸。反应随酸浓度增⾼⽽加快，浓度在0.2~1.0%(wt)。此外，还可⽤离⼦交换树脂，重⾦属盐类和丝光沸⽯分⼦筛等固体催化剂。反应精馏的催化剂⽤硫酸，是由于其催化作⽤不受塔内温度限制，在全塔内都能进⾏催化反应，⽽应⽤固体催化剂则由于存在⼀个最适宜的温度，精馏塔本⾝难以达到此条件，故很难实现最佳化操作。本实验是以⼄酸和⼄醇为原料，在催化剂作⽤下⽣成⼄酸⼄酯的可逆反应。反应的⽅程式为：
反应精馏实验讲义
反应精馏生产甲缩醛
一、实验原理
主反应: CH2O+2CH3OH(CH3-O-CH2-O-CH3+H2O
副反应: 2CH3OH→CH3-O-CH3+H2O
主反应是可逆反应, 其平衡常数比较小, 为了增大反应物的转化率, 需要把产物及时地移出体系。而反应精馏技术就是把反应和精馏两个过程耦合在一个体系中的工艺过程, 以精馏分离促进反应的进行, 有效解决了反应平衡常数小, 转化率低的问题。由于反应器和分离设备的耦合, 既减少了设备投资, 又降低了反应、分离过程的能耗。
在这个反应体系中, 主反应在常压, 50到80℃, 强酸性离子交换树脂催化下即可进行。而副反应活化能较高, 需要150℃下发生反应。本体系可基本不考虑副反应对主反应的影响。
二、实验装置
实验装置如图所示, 甲醛溶液从反应精馏塔反应段上部进料, 甲醇从反应段下部进料, 反应段为强酸性离子交换树脂, 经精馏后塔顶得到产品是甲缩醛, 塔底得到水。
现把体系中各物质沸点列于下表:
物质 沸点/℃ 组成（体积）
甲醇 64 工业级
甲醛溶液 100
甲缩醛 42.3
甲缩醛和甲醇共沸物 41.85 甲缩醛91.8% E-3E-8甲醛溶液进料泵甲醇进料泵水产品E-14
三、实验步骤
1.标定甲醛进料泵和甲醇进料泵的流量
2.甲醇和甲醛摩尔配比为2.5: 1, 换算成体积比, 按得到数值进料
3.为使甲醛转化更为彻底, 先往塔内加入适量甲醇, 使塔内甲醇和甲醛摩尔比远大于2。
4.再沸器中注入容积量的4/5的去离子水, 开启加热, 塔底温度设置为100℃。
5.当反应段上部温度大于90℃时, 打开冷凝, 同时开始进料。 6.控制回流比为2, 塔顶采出甲缩醛, 塔底出水。
7、待塔顶温度稳定在42℃时, 从反应区各段取样, 分析其组成, 并记录下各段温度。
8、实验结束后, 先关加热, 待塔温降下来之后关掉冷凝水。
四、实验数据处理
反应精馏技术的关键问题分析_秦建华
2008年11月第5卷第2期Ｎｏｖ２００８Ｎｏ．２Ｖｏｌ．５
[收稿时间]2008-11-3[作者简介]秦建华（1957-），男，江苏姜堰人，扬州工业职业技术学院副院长、副教授，研究方向：化工，高等职业教育。引言
近年来，反应和分离机理相耦合的集成过程的
发展和应用已成为化学和过程工业的研究热点[1]。
反应精馏技术是把化学反应过程和精馏分离过程
结合在一个设备中完成的反应－分离一体化多功能
新技术[2-4]。采用催化剂以加快反应速率的反应精
馏亦可称为催化精馏。反应精馏技术作为一种复合
式化工单元操作与传统化工过程相比，具有固定投
资少、操作费用低、可避免共沸现象、催化剂不易失
活且寿命长、转化率高、选择性高、生产能力高、产
品纯度高、系统容易控制、环境影响小等优点[2-5]，
已成功应用在众多重要的工业过程中，如石脑油和
柴油加氢脱硫[3,4]、酯化[5,6-8]、醚化[9-12]、酯交换反应[13-14]、异构化[15]、生物柴油制备[16]等，且其应用还将
不断扩大。可见反应精馏技术已吸引了国内外科研
工作者广泛的研究兴趣。
然而，反应精馏过程在化学反应区域引入了精
馏功能，需考虑气液相平衡、气液质量传递、催化剂
内扩散(非均相催化精馏)以及化学反应动力学等因
素之间复杂的相互作用，导致了反应精馏过程存在
定态多重性和动力学复杂性[17]。迄今为止，反应精
馏技术的实验和理论虽已有了较为广泛的研究，但
在反应精馏过程的设计和由实验室实验到安全工
业放大过程方面还面临着比较大的挑战[5,7]。为此，
本文系统地综述了国内外反应精馏技术的研究进
展，分析了目前该技术工业化发展亟待解决的关键反应精馏技术的关键问题分析
秦建华
扬州工业职业技术学院江苏扬州225127
[摘要]反应精馏是为增强反应与精馏效果而将两种单元操作进行耦合的多功能新技术。由于既有化学反应又有精馏过程，反应精馏过程需考虑气液相平衡、气液质量传递、催化剂内扩散(非均相反应精馏)以及动力学等因素的相互作用，导致该过程存在定态多重性、动力学复杂性。本文系统地综述了近年来国内外科研工作者对反应精馏实验和理论的研究进展，分析了反应精馏技术工业应用中存在的关键问题，并对未来的发展方向进行了展望。[关键词]反应精馏技术催化剂装填模拟计算反应精馏塔设计[中图分类号]TQ202[文献标识码]A[文章编号](2008)-02-001-07