第二章 反应精馏技术
酯交换反应，在70～90℃左右反应1小时系统已接近 平衡，再继续延长反应时间已无意义，但此时平衡转化率 不到1%。
按照传统工艺只能将反应终止， 蒸出碳酸二甲酯和甲醇的混合 物。 回顾一下化工原理部分所讲的 精馏技术。 当A、B两组分的混合物进行 精馏分离时，回流比与A、B 回 混合物中A组分含量的关系。 流 结论：随着A组分含量的增加， 比 回流比降低。 由于二甲酯含量低，只有大回 流比的条件下进行精馏，因而 能耗非常高。
CH3COOCH3 + H2O ↔ CH3COOH + CH3OH
醋酸甲酯水解的传统工艺流程
甲醇 甲酯 水 脱 轻 塔 水解釜 脱 轻 塔 甲 醇 精 馏 塔 醋 酸 精 制 塔 醋酸
萃 取 塔
脱 水 塔
残液
4、吸收热及反应热的利用问题
乌洛托品的生产 甲醛和氨气反应生成乌洛托品。 甲醇氧化生产甲醛的过程中加入水蒸汽以 避开爆炸极限 ，因而甲醛生产工段的得到的 产品是甲醛水溶液，以甲醛水溶液吸收氨气得 到乌洛托品的水溶液，蒸发掉水份后结晶才能 得到产品，蒸发过程耗能高。 甲醛吸收、氨气吸收及生成乌洛托品的反 应均是放热反应，以循环水控制反应温度，需 要消耗大量的冷却水。冷却水的循环也需要消 耗电能，
均相反应精馏塔大部分都采用板式塔， 为保证一定的转化率。需要足够的停留时间， 因而在反应塔板上要有足够高的液层，故一 般情况下，反应塔板内的堰高大于普通精馏 塔的堰高，且在实际生产中将它设计成可调 的形式，但这样会导致较高的压降，引起釜 温过高。因此，为了不使温度过高，且能保 证足够的停留时间，往往在塔外适当的位置 并联反应器来提供额外的反应体积。
1、对于平衡转化率较低的反应，如何提高反 应的转化率。
以碳酸二甲酯的生产为例
碳酸二甲酯属于环保型溶剂和烷基化剂，传统生产工 艺中，反应原料二氧化碳和环氧丙烷在催化剂的催化作用 下首先生成碳酸烯丙酯，然后碳酸烯丙酯与甲醇在甲醇钠 的催化作用下通过酯交换反应生成碳酸二甲酯 。
CH3-CH-CH2 O O + 2CH3OH C O CH3 -O C O-CH3 + CH3-CH-CH2 O OH OH
均相反应精馏的缺点
均相反应精馏适合于无催化剂的反应或催化 剂可溶于液相的反应。所用的反应精馏塔通常有 板式塔和填料塔两种基本形式，而用的较多的是 板式塔。许多著名的化工公司开发了许多反应精 馏塔的结构，成功的应用在工业反应精馏过程中。 精 均相精馏存在着如下三大缺陷。 馏 1）提馏段中无法终止反应； 段 反 2）催化剂与塔釜液的分离； 应 3）酸催化剂的强腐蚀问题。
2、由于反应器和精馏塔耦合成为一个设备，大幅 度降低了设备投资。 3、反应产物一旦生成，即从反应区蒸出，破坏了 可逆反应的化学平衡，因而对于复杂反应来说， 可以增加反应的转化率。 4、因为反应生成的产物可以从反应区蒸出，反应 区内反应物浓度始终维持在较高水平上，从而增 加了反应速度，提高了生产能力。 5、在反应精馏塔内，各组分的浓度分布主要由相 对挥发度决定，而与进料组分关系不大，因而反 应精馏进料可以采用低纯度原料，可使某些系统 内循环物流不经分离提纯直接得到利用。
第二章 反应精馏
第一节 传统化工技术的缺陷
传统的化工生产中，有反应工段(反应工程研究 的对象)和分离工段（化工原理研究的对象）。这些 工段都有自己的容器和设备，但他们往往将物质回收 循环和能量利用联系在一起。 通常情况下，物料进入 反应器反应后得到的是一混合物，含有产品及未转化 的原料。要得到高纯度的目的产物，需要将反应后得 到的混合物输送至某种分离设备中进行分离，未反应 完的原料返回反应系统，循环使用。这种将反应和分 离分开进行的过程产品收率低、能耗高（高在物料循 环上）、设备投资大（设备多所致），而且还可能产 生大量的副产物。 反应和分离分开单独进行的过程是目前工业生产 的特点。
第二节 反应精馏技术的发展
正是由于上述这些传统工艺存在着若干缺 陷，才促进了反应精馏技术的发展。但几十年 来反应精馏的工业应用例子少之又少 。其中最 早的是杜邦公司用对苯二甲酸二甲酯与乙二醇 在反应精馏塔中反应生产甲醇和对苯二甲酸乙 二醇酯的实例。反应物从反应精馏塔的中部加 入。高挥发性，低沸点的甲醇产品从塔的顶部 移走，高沸点的对苯二甲酸乙二醇酯产品是从 底部移走。将产物从反应段移走，促进了可逆 反应向生成产物的一侧移动，这是反应精馏的 基本优点之一。通过将产品从反应发生区移走， 可以克服化学平衡常数低的劣势和获得高的转 化率。
一、反应精馏技术的的特点
反应精馏是化学反应和精馏分离过程在同一 个装置中进行的化工过程。在这个过程中化学反 应和汽-液之间（均相反应精馏）或气-液-固（非 均相反应精馏）之间的传质同时进行，二者相互 作用，一方面化学反应强化了传质过程；另一方 面，传质过程可以及时移走产物，加速可逆反应 的正反应速率、提高反应物的转化率。 反应精馏具有如下八大优点： 1、反应和精馏同时进行，可有效利用反应热用于产 物中轻组分的汽化，从而减少再沸器的负荷，达 到节能的目的。（异丙苯生产中的烷基化反应热利用）。
6、在反应精馏塔内，各反应物的浓度不同于进料 浓度，造成主副反应的速率差异，达到较高选择 性。对于传统工艺中某些反应物过量，从而需要 分离回收的情况，能使原料消耗和能量消耗得到 较大的节省。通过内比调节，可按照理论量反应， 不需过量。 7、有时反应物的存在能改变系统各组分的相对挥 发度，或绕过共沸组成，所以对于某些难分离物 系，可以利用反应精馏来获得纯产品。 8、对连串反应而言，如果中间产物为目标产物， 则可借助于反应精馏提高目的产物的选择性，如 醋酸氯化生产氯乙酸，产物以一氯醋酸为主。
三十年以前，伊士曼采用反应精馏塔生产醋酸 甲酯。甲醇比乙酸更易挥发，并从塔的较低位置进 料。醋酸较重，从塔的上部位置进料。作为较轻组 分，甲醇沿塔向上运动与沿塔向下运动的较重组分 乙酸接触。两者反应生成醋酸甲酯和水。醋酸甲酯 是系统中最易挥发的成分，所以它沿塔向上进入气 相。这将保持发生可逆反应的液相中醋酸甲酯的浓 度远低于平衡浓度。这样的话，会推动反应向生成 产物的一侧移动，即使在低的平衡常数下也可获得 高的转化率。这种单塔的反应精馏取代了传统的多 塔工艺，而传统多塔工艺要消耗5倍以上的能源， 且投资大约是反应精馏塔的5倍。醋酸甲酯反应精 馏塔已成为反应精馏应用的范例，它提供了一个优 秀的化学创新工程实例。
催化剂。
1、精馏型反应精馏
在化工分离过程中往往一些沸点极为接近的混合 物，如某些同分异构体的混合物。这类混合物的相对 挥发度通常小于1.06，利用普通精馏来分离这些混合 物往往需要较高的回流比(R>15)和很多的塔板数 (N>200)。因此，设备费用和操作成本都很高。精馏 型反应精馏的特点是将第三组分（又叫反应夹带剂） 引入蒸馏塔中，使夹带剂和异构体中的某一组分有选 择地发生快速反应，生成难挥发物质，从而使轻组分 很容易地从塔顶分离出来，当夹带剂与某一组分能在 反应器或再沸器中发生反应生成目的产物时，不再需 要夹带剂回收系统，否则，重组分反应夹带剂及其产 物从塔底排出后，必须进入另一个或几个塔中将之分 离成纯重组分和纯夹带剂。
A + B === C
A === B + C 本课程所讲的反应精馏主要是反应型反应精 馏。
3、均相反应精馏
在讲述反应精馏以前，先回顾一下以 前所讲的气液传质设备的分类及特点。
固定填料 填料塔 常用气液 传质设备 板式塔 活动填料 筛板塔 浮阀塔 泡罩塔 规整填料塔 散装填料塔 湍球塔
3、均相反应精馏
轻组分A的含量
2、对连串反应而言，如果中间产物是目 标产物，如何提高产物的收率
以异丙苯的生产为例
异丙苯是化工生产的重要中间体，大量用于生产苯酚 和丙酮，异丙苯的生产是由苯和丙烯烷基化完成的。作为 苯的烷基化反应属于连串反应，在烷基化生成一异丙苯的 同时，还会生成大量的二异丙苯和三异丙苯。如果采用气 相反应，反应温度高，烷基苯又会发生聚合反应生成多环 芳烃，必将生成大量副产物。
CH(CH3)2 + CH3-CH=CH2 + (CH3)2HCCH(CH3)2 -CH(CH3)2
异丙苯传统生产工艺
冷却水 异丙苯
冷却水
循 环 丙 烯 苯 苯 丙烯 残液
3、转化率低且存在共沸的多组分系统
醋酸甲酯水解转化率不足30%，且甲酯与甲醇共沸， 甲酯、甲醇和水三元共沸。
CH3COOH + CH≡CH → CH3COOCH=CH2 nCH3COOCH=CH2 → CH2–CH O CH2–CH O CH3C=O n CH3C=O n + CH3OH → CH2–CH OH n + CH3COOCH3
传统工艺的缺陷：平衡常数小，转化率低，大量物料需 回收循环；存在连串反应，目标产物的收率低；物系中多 组分共沸；反应热难以利用。 为解决上述问题就需要借助于反应精馏技术，也就 是在绪论部分所讲的强调“输出”的牵引，而不是靠输 入物质和能量的推动 为了提高原料转化率、减少副反应，增加产品收率、 降低设备投资和能耗，出现了将“反应和分离”耦合在 同一个设备中进行的新型反应-分离过程，其中一种是反 应与精馏的耦合过程，称为反应精馏。反应精馏是将化 学反应和精馏分离有机地耦合在一起的过程，其中化学 反应主要涉及液相均相催化反应和非均相催化反应。因 而催化反应精馏又有均相反应精馏和非均相反应精馏。
段 提 馏 段
4、非均相反应精馏
正是由于上述缺陷，非均相催化反应精馏 得以迅速发展。非均相催化反应精馏过程又分 成两种情况。一种是固体粉末状催化剂随液体 自上而下流动，当催化剂颗粒非常小时，不得 已而采用；另一种是将催化剂固定在反应段的 各层塔板上，提馏段无催化剂，也就不会发生 反应；下降的液体中无催化剂，也就谈不上催 化剂的分离问题；催化活性中心在固体催化剂 内部固定，不与设备直接接触，因而可有效避 免催化剂，特别是酸催化剂的腐蚀问题。 相对而言，固定化的非均相反应精馏使用 更广，也更能体现反应精馏的优势。
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OH CH COOCH CH COOH CH OH CH CH 2323323+↔+1. 装置流程示意图符 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L-12. 面板布置图四、实验装置与试剂反应精馏塔用不锈钢制成，直径20 mm，塔内填料高度1400 mm，塔内装填Φ×θ网环型填料（316L）。
反应精馏 操作流程
反应精馏操作流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!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。
反应精馏的模拟与优化
谢谢观看
反应精馏的模拟与优化
01 引言
目录
02 反应精馏模拟
03 反应精馏优化
04 结论
05 参考内容
引言
反应精馏是一种广泛应用于化学工业中的高效分离技术，通过在精馏过程中 实现化学反应，可以有效地提高产品的纯度和收率，降低能耗和物耗。然而，反 应精馏过程复杂，受到多种因素的影响，因此需要进行细致的模拟和优化。本次 演示将介绍反应精馏的模拟和优化方法，以期为相关领域的研究和实践提供有益 的参考。
（1）机理模型：机理模型是根据化学反应的基本原理，建立反应动力学模 型，结合质量传递、能量传递等基本物理过程，对反应精馏过程进行详细描述。 该模型的优点是精度高，可以用于指导工业实践。但是，机理模型复杂，需要大 量的实验数据支持，建模过程繁琐。
（2）过程模型：过程模型是将反应精馏过程简化为一系列物理量，如温度、 压力、浓度等，通过数学方法对它们进行描述。该模型的优点是简单易懂，可以 快速得到结果。但是，过程模型精度较低，难以用于指导工业实践。
反应精馏过程模拟优化
1、反应精馏过程模拟优化的意 义和目的
反应精馏过程模拟优化的意义在于通过对实际生产过程的模拟和优化，实现 反应精馏过程的高效运行，提高产品质量和产量，降低能源消耗和环境污染。其 目的主要包括：（1）通过对物性参数的优化，提高物系计算的准确性和精度； （2）通过对流程的优化，提高反应精馏过程的分离效果和生产效率；（3）பைடு நூலகம்过 对优化算法的改进，缩短优化时间和提高优化效率。
3、反应精馏过程模拟优化的实 际应用效果
反应精馏过程模拟优化的实际应用效果主要体现在以下几个方面：（1）提 高产品质量和产量，降低能源消耗和环境污染；（2）降低生产成本，提高企业 经济效益；（3）推动化工行业的可持续发展和创新进步。例如，某石化企业利 用ASPEN软件对反应精馏过程进行优化后，提高了柴油产物的质量和产量，同时 降低了能耗和污染物排放量，取得了显著的经济效益和社会效益。
化工单元操作精馏单元操作技术02PPT学习教案
，
I
L’
——分别为进料板上、下饱和蒸汽和饱和
液体的摩尔焓kJ/kmol；
•足够多的板数可 使各组分较完全分 离。
第29页/共56页
3. 精馏过程的回流 回流的作用： 提供不平衡的气液两相，是构成气液 两相传质的必要条件。 精馏的主要特点就是有回流。
塔顶回流液 回流包括：
塔底回流汽
第30页/共56页
塔顶回流液
回流液：在任意塔板上，上一块塔板下来的液 体，轻组分含量高，温度低。
第22页/共56页
精馏原理
无回流的多次部分汽化和多次部分冷凝
第23页/共56页
缺点： 1.收率低； 2.设备重复量大，设备投资大； 3.能耗大，过程有相变。
问题：工业上如何实现？
第24页/共56页
有回流的多次部分汽化和多次部分冷凝
第25页/共56页
精馏原理
多次部分汽化和多次部分冷凝
通过多次部分气化和多 次部分冷凝，最终可以 获得几乎纯态的易挥发 组分和难挥发组分，但 得到的气相量和液相量 却越来越少。
L
D
L D xn L D xD
令R
L D
——回流比
yn1
R R1
xn
xD R1
——精馏段操作线方 程
第38页/共56页
精馏段操作线:
y
当R, D, xD为一定值时 ,该操作线为一直线.
斜率: R L
xD
R1 V
R1
xD
截距 R 1 :
xDx
操作线为过点（xD， xD（yD）)
操作线如图所示：
xA xB 1
3）换算关
系： w x
xA
wA M A wA wB
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。
2 间歇精馏和反应精馏
二元组分恒回流比操作的计算
在回流比恒定的间歇精馏过程中，釜液组
成xw和馏出组成xd同时降低，因此操作初
期的馏出液组成必须高出平均组成，以保
证馏出液的平均组分符合质量要求。通常， 当釜液组成达到规定值后，即停止精馏操 作。
1.确定理论塔板层数
已知 原料组成xF、馏出液平均组成xDm或最终釜液组成 xwe，选择适宜的回流比后，即可确定理论板层数。 （1）计算最小回流比Rmin和确定适宜回流比R 恒回流比间歇精馏时馏出液组成和釜液具有对 应的关系，计算以操作初态为基准，此时釜液组成 为xF,最初的馏出液组成为xD1（此值高于馏出液平均组成，由
操作参数
上升蒸汽流率
稳定的上升蒸汽流率，才会有稳定的理论塔板数;
在保证精馏塔具有足够理论塔板数的前提下，上升蒸汽
流率愈大，则相同回流比下产品馏出速率愈大，过程操
作时间愈短。
间歇精馏计算
一般包括：
产品量 产品浓度
操作时间
产品收率
特点：（1）动态过程，状态参数随时间持续变化； （2）物料衡算必须用微分方程组，较复杂。 方法：（1）简化算法（设备参数和操作参数的粗略估算时用） （2）严格算法（核算或过程模拟研究时用）
(1) ( 2)
— 产品i的产品量和产品浓度。
P2 x
(2) D2
W，xw——返回塔釜“重蒸”的过度馏分 的总产量和浓度
产品收率的计算
（2）产品收率
一次收率
反映塔设备的分离能力， 不考虑过渡馏分的“重蒸”，称一次收率； 其值随被分离物系相对 挥发度的不同而异，一 考虑过渡馏分的“重蒸”，总收率。 般可达60~80%
V Vh
第二章 反应精馏技术
三十年以前，伊士曼采用反应精馏塔生产醋酸 甲酯。甲醇比乙酸更易挥发，并从塔的较低位置进 料。醋酸较重，从塔的上部位置进料。作为较轻组 分，甲醇沿塔向上运动与沿塔向下运动的较重组分 乙酸接触。两者反应生成醋酸甲酯和水。醋酸甲酯 是系统中最易挥发的成分，所以它沿塔向上进入气 相。这将保持发生可逆反应的液相中醋酸甲酯的浓 度远低于平衡浓度。这样的话，会推动反应向生成 产物的一侧移动，即使在低的平衡常数下也可获得 高的转化率。这种单塔的反应精馏取代了传统的多 塔工艺，而传统多塔工艺要消耗5倍以上的能源， 且投资大约是反应精馏塔的5倍。醋酸甲酯反应精 馏塔已成为反应精馏应用的范例，它提供了一个优 秀的化学创新工程实例。
催化剂。
1、精馏型反应精馏
在化工分离过程中往往一些沸点极为接近的混合 物，如某些同分异构体的混合物。这类混合物的相对 挥发度通常小于1.06，利用普通精馏来分离这些混合 物往往需要较高的回流比(R>15)和很多的塔板数 (N>200)。因此，设备费用和操作成本都很高。精馏 型反应精馏的特点是将第三组分（又叫反应夹带剂） 引入蒸馏塔中，使夹带剂和异构体中的某一组分有选 择地发生快速反应，生成难挥发物质，从而使轻组分 很容易地从塔顶分离出来，当夹带剂与某一组分能在 反应器或再沸器中发生反应生成目的产物时，不再需 要夹带剂回收系统，否则，重组分反应夹带剂及其产 物从塔底排出后，必须进入另一个或几个塔中将之分 离成纯重组分和纯夹带剂。
传统工艺的缺陷：平衡常数小，转化率低，大量物料需 回收循环；存在连串反应，目标产物的收率低；物系中多 组分共沸；反应热难以利用。 为解决上述问题就需要借助于反应精馏技术，也就 是在绪论部分所讲的强调“输出”的牵引，而不是靠输 入物质和能量的推动 为了提高原料转化率、减少副反应，增加产品收率、 降低设备投资和能耗，出现了将“反应和分离”耦合在 同一个设备中进行的新型反应-分离过程，其中一种是反 应与精馏的耦合过程，称为反应精馏。反应精馏是将化 学反应和精馏分离有机地耦合在一起的过程，其中化学 反应主要涉及液相均相催化反应和非均相催化反应。因 而催化反应精馏又有均相反应精馏和非均相反应精馏。
新型精馏技术
1 反应精馏反应精馏作为一种新型特殊精馏，因其具有独特的优势而在化学工业中日益受到重视。
由于反应段固体催化剂的选择及装填方式对该工艺起关键作用，故国内外在注重工艺开发的同时，也需要在催化剂及填料上多做研究，以取得更大突破。
目前，反应精馏技术已在多个领域实现了产业化，对某些新领域的开发也取得了一定进展。
随着节能和环保要求日益提高，该技术与先进的计算机模拟软件相结合，在未来几十年将会发挥更大作用，同时会有更好的发展。
1.1 反应精馏技术基本原理反应精馏是在进行反应的同时用精馏方法分离出产物的过程。
其基本原理为；对于可逆反应，当某一产物的挥发度大于反应物时，如果将产物从液相中蒸出，则可破坏原有的平衡，使反应继续向生成物的方向进行，因而可提高单程转化率，在一定程度上变可逆反应为不可逆反应。
1.2 反应精馏技术特点(1) 反应和精馏在同一设备中进行，简化了流程，使设备费和操作费同时下降。
(2) 对于放热反应过程，反应热全部提供为精馏过程所需热量的一部分，节省了能耗。
(3) 对于可逆反应过程中，由于产物的不断分离，可使系统远离平衡状态，增大过程的转化率。
可使最终转化率大大超过平衡转化率，减轻后续分离工序的负荷。
(4) 对于目的产物具有关二次副反应的情形，通过某一反应物的不断分离，从而抑制了副反应，提高了选择性。
(5) 在反应精馏塔内，各反应物的浓度不同于进料浓度。
因此，进料可按反应配比要求，而塔板上造成某种反应物的过量，可使反应后期的反应速度大大提高、同时又达到完全反应；或造成主副反应速率的差异，达到较高的选择性。
这样，对于传统工艺中某些反应物过量从而需要分离回收的情况，能使原料消耗和能量消耗得到较大节省。
(6) 在反应精馏塔内，各组份的浓度分布主要由相对挥发度决定，与进料组成关系不大，因而反应精馏塔可采用低纯度的原料作为进料。
这一特点可使某些系统内循环物流不经分离提纯直接得到利用。
(7) 有时反应物的存在能改变系统各组份的相对挥发度，或绕过其共沸组成，实现沸点相近或具有恒沸组成的混合物之间的完全分离。
精馏-反应精馏
+ H2O
C=O
Yang Yanzhao
SHANDONG UNIVERSITY
传统工艺： 两个反应分别在两个反应器中进行， 收率为65 % ~75 %，反应时间6小时
采用反应精馏技术：
选择操作压力和反应介质
提供 满足
反应 精馏
适宜温度、 浓度分布
SHANDONG UNIVERSITY
反精应馏精段：馏使塔塔分顶成馏三段：
出合格的醋酸；不 让醋酐馏出
反应段：保证反应
OH
进行完全；并不断
CHO
蒸馏出醋酸
对醋酐提馏，使其 不进入塔釜；重排 反应在该段进行
(CH3CO)2O
香豆素生产工艺
Yang Yanzhao
CH3COOH
C=O
SHANDONG UNIVERSITY
Yang Yanzhao
采用反应精馏后： 反应时间缩短为几十分钟，收率提高到85% ~ 95%
C+D 产物 破 坏 原有平衡
反应 进 行 生成物 提 高 单程转化率
可逆反应 一定程度上 不可逆反应
Yang Yanzhao
SHANDONG UNIVERSITY
实例：
CH 3COOH C2H5OH
CH 3COOC 2H5 H2O
∵沸点： T酯 ﹤ T乙酸 、T乙醇 T酯、水、醇 （三元恒沸物） ﹤ T乙酸 、 T乙醇
• 适用于 ：A C + D
RCC C — 易挥发 D — 难挥发
产物与反应物分离
A
实现
产物之间分离
• 适用于 ：A R S
DDS
（目）
挥发性：R > A > S
减少R在连串反应中的消耗
化学反应工程之反应精馏
艺
20
（二）利用反应促进精馏的反应精馏
分离近沸点混合物，如C8芳烃、二氯苯 混合物、硝化甲苯等异构体的分离。 异构体分离：利用异构体和反应添加剂 之间反应能力的差异；常采用类似于萃 取精馏的双塔流程
实现该类反应精馏过程的基本要求：1、反应是快 速和可逆的，反应物仅仅存在于塔内，不污染分离后 的产品；2、添加剂必须选择性地与异构体之一反应； 3、添加剂、异构体和反应产物的沸点之间的关系符合 精馏要求。如：使用有机的金属钠反应添加剂分离
三、反应精馏的特点
优点： 1、选择性高 由于反应物一旦生成即移出反应区，对于如 连串反应之类的复杂反应，可以抑制副反应， 提高收率。 2、转化率高 由于反应产物不断移出反应区，使可逆反应 平衡移动，提高了转化率。 3、生产能力高 因为产物随时从反应区蒸出，故反应区内反 应物含量始终较高，从而提高了反应速率，缩 短了接触时间，提高了设备的生产能力。
1921年由Bacchus提出有关反应精馏的 概念。由于同一设备中精馏与化学反应 同时进行，比单独的反应过程或者精馏 更为复杂，因此从20世纪30年代中期到 60年代，大量的研究工作是针对某些特 定体系工艺进行的，60年代末开始反应 精馏一般规律的研究，目前，从理论到 应用上都有了长足的进展 ，并已经扩 大到非均相催化反应精馏体系。
对二甲苯和间二甲苯，钠优先与酸性较强的间二 甲苯反应，使对二甲苯从塔顶馏出。
（三）催化精馏
催化精馏实质上是指非均相催化反应精 馏，即将催化剂填充于精馏塔中，它既 起加速反应的催化作用，又作为填料起 分离作用，催化精馏具有均相反应精馏 的全部优点，既适合可逆反应，也适合 于连串反应。 首先成功应用非均相催化精馏的工艺是 甲基叔丁基醚的合成（CR&L公司的 MTBE生产工艺）