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第 47 卷 第 1 期2018 年 1 月Vol.47 No.1Jan.2018化工技术与开发Technology & Development of Chemical Industry精馏耦合工艺研究进展及展望刘洪忠（神华榆林能源化工有限公司，陕西 榆林 719000）摘 要：本文重点介绍了萃取精馏、反应精馏、结晶精馏、热耦合精馏、渗透蒸发精馏、萃取反应精馏、热耦合反应精馏和热耦合萃取精馏工艺。
并结合目前精馏耦合工艺的现状，对其未来发展趋势进行了展望。
关键词：精馏；耦合；反应精馏；热偶精馏中图分类号：TQ 028.1+3 文献标识码：A 文章编号：1671-9905(2018)01-0035-07作者简介：刘洪忠（1985-），男，汉族，内蒙古巴彦淖尔人，硕士，工程师，主要研究方向为气相聚丙烯工艺和德士古气化技术收稿日期：2017-10-20耦合是将不同的单元操作进行组合，以发挥各种单元操作的优势、开发新工艺的方法。
单元操作的理论与实践的发展，除了深入研究改善各种单元操作的实施，提高过程的效率和经济性外，如何通过不同单元操作的耦合，获得比分别使用这些工艺更好的效果，已成为当前广泛研究的课题。
在化学工程中，精馏过程是最典型和最重要的多级分离过程，也是分离液体混合物最早实现工业化的单元操作, 广泛应用于化工、石油、医药、食品、冶金及环保等领域[1]。
针对待分离物系的不同特性，研究者提出将精馏与其他工艺耦合成一个操作单元，从而满足一些复杂物系的分离要求。
根据精馏耦合工艺的复杂程度不同，可分为2种工艺耦合和3种工艺耦合。
2种工艺耦合主要包括萃取精馏、反应精馏、结晶精馏、热耦合精馏和渗透蒸发精馏等；3种工艺耦合包括萃取反应精馏、热耦合反应精馏和热耦合萃取精馏等。
本文系统介绍各种耦合工艺的发展现状和最新研究成果，并指出今后的发展方向。
1 两种工艺的耦合1.1 萃取精馏萃取精馏是向精馏塔顶连续加入高沸点萃取剂，改变料液中被分离组分间的相对挥发度，从而使普通精馏难以分离的液体混合物变得易于分离的一种特殊精馏方法。
新型精馏技术及其发展趋【摘要】本文主要介绍反应精馏和隔壁精馏技术，对其原理、优缺点及研究现状进行了综述。
总结了技术中存在的问题并展望其发展前景，结果表明这是两种很有发展前景的精馏技术，在未来会有很好发展。
【关键字】反应精馏；隔壁精馏；发展趋势一、反应精馏（一）、概述反应精馏是蒸馏技术中的一个特殊领域。
目前，反应精馏一方面成为提高分离效率而将反应与精馏相结合的一中分离操作，另一方面则成为提高反应收率而借助于精馏分离手段的一种反应过程。
它有许多优点，可以替代某些传统工艺过程如醚化、加氢、芳烃烷基化等反应，在工业上得到了一定的重视。
但长期以来，对于反应精馏的研究仅限于工艺方面，直到上世纪80年代，反应精馏的基础理论性研究才开始引起研究人员的兴趣和重视。
主要分为三种情况：用精馏促进反应，用反应促进精馏，催化精馏。
1、用精馏促进反应用精馏促进反应，就是通过精馏不断移走反应的生成物，产物离开了反应区，从而破坏了原有的化学平衡，使反应向生成产物的方向移动，以提高反应转化率和收率。
在一定程度上变可逆为不可逆，而且可得到很纯的产物。
但采用这种方法必须具备一定的条件：①生成物的沸点必须高于或低于反应物；②在精馏温度下不会导致副反应等不利影响的增加。
目前在工业上主要应用于酯类（如乙酸乙酯）的生产。
2、用反应促进精馏在待分离的混合物溶液中加入反应夹带剂，使其有选择地与溶液中的某一组分发生快速可逆反应，以加大组分间的挥发度差异，从而能容易地用精馏方法将混合物分离。
通常用于组分的挥发度很接近但化学性质存在差异的混合物。
3、催化精馏催化精馏实质是一种非均相催化反应精馏。
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，既适合于可逆反应，也适合于连串反应。
反应精馏的原理可用下图来表示：（二）、反应精馏技术的优点1、选择性高,由于反应产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，可抑制副反应，提高收率。
催化反应精馏法制甲缩醛班级：2010级化工班 姓名：徐跞 学好：20105053011反应精馏法是集反应与分离为一体的一种特殊精馏技术，该技术将反应过程的工艺特点与分离设备的工程特性有机结合在一起，既能利用精馏的分离作用提高反应的平衡转化率，抑制串联反应的发生，又能利用放热反应的热效应降低精馏的能耗，强化传质。
因此，在化工生产中得到越来越多广泛的应用。
一、实验目的（1）了解反应精馏工艺过程的特点，增强工艺与工程相结合的观念。
（2）掌握反应精馏装置的操作控制方法，学会通过观察反应精馏塔内的温度分布，判断浓度的变化趋势，采取正确调控手段。
（3）学会用正交设计的方法，设计；合理的实验方案，进行工艺条件的优先。
（4）获得反应精馏法制备甲缩醛的最优异的工艺条件，明确主要因素。
二、实验原理本实验以甲醛与甲醇缩合生产甲缩醛的反应为对象进行反应精馏工艺的研究。
合成甲缩醛的反应为：O H O H C O CH OH CH 2228323+=+ （1）该反应是在酸催化条件下进行的可逆放热反应，受平衡转化率的限制，若采用传统的先反应后分离的方法，即使以高浓度的甲醛水溶液（38%—40%）为原料，甲醛的转化率也只能达到60%左右，大量未反应的稀甲醛不仅给后续的分离造成困难，而且稀甲醛浓缩时产生的甲酸对设备的腐蚀严重。
而采用反应精馏的方法则可以有效的克服平衡转化率这热力学障碍，因为该反应物系中各组分相对挥发度的大小次序为： 水甲醛甲醇甲缩醛αααα>>> 。
可见，由于产物甲缩醛具有最大的相对挥发度，利用精馏的作用可将其不断的从系统中分离出去，促使平衡向生成物的方向移动，大幅度提高甲醛的平衡转化率，若原料配比控制合理，甚至可达到接近平衡转化率。
采用反应精馏技术还有以下优点：（1）在合理的工艺及设备条件下，可从塔顶直接获得合格的甲缩醛产品；（2）反应和分离在同一设备中进行，可节省设备费用和操作费用；（3）反应热直接用于精馏过程，可降低能耗；（4）由于精馏的提浓作用，对原料甲醛的浓度要求降低，浓度为7%—38%的甲醛水溶液均可使用。
新型精馏技术及其应用摘要介绍了萃取精馏、共沸精馏、反应(催化) 蒸馏、吸附蒸馏、膜蒸馏、惰性气体蒸馏、动态高效规整填料塔精馏和分子蒸馏等新型蒸馏技术的基本原理、特点、研究进展和发展方向关键词萃取精馏共沸精馏反应(催化) 蒸馏吸附蒸馏膜蒸馏惰性气体蒸馏规整填料塔精馏分子蒸馏蒸馏技术作为当代工业应用最广的分离技术,目前已具有相当成熟的工程设计经验与一定的基础理论研究,随着生物技术、中药现代化和环境化工等领域的不断发展和兴起,人们对蒸馏技术提出了很多新的要求(低能耗、无污染等) 。
因此,在产品达到高纯分离的同时又能减低能耗和环境污染就成为蒸馏学科和工程研究开发的主要目标[1 ,2 ] ,并由此开发出以蒸馏理论为基础的许多新型复合传质分离技术,主要有以下几个方面:分子精馏、添加物精馏、耦合精馏和热敏物料精馏。
我尽量大概介绍，并将其中个人觉得比较重点的着重详细介绍。
1分子精馏技术分子蒸馏属于高真空下的单程连续蒸馏技术。
在高真空操作压力下，蒸发面和冷凝面的间距小于或等于被分离物质蒸汽分子平均自由程，由蒸发表面逸出的分子毫无阻碍地奔射并凝集在冷凝表面上。
这样利用不同物质分子平均自由程不同使其在液体表面蒸发速率不同，从而达到分离目的，蒸馏过程如下图所示。
相对于普通的真空蒸馏，分子蒸馏汽液相间不存在相平衡，是一种完全不可逆过程，具有以下特点。
操作压力低（0.1~10Pa）；"蒸发面和冷凝面之间的间距小（10~50mm），操作温度远低于沸点；物料受热时间短（0.1-10s）。
因而适用于高分子量、高沸点、热稳定性差的物质蒸馏，特别是高分子有机化合物、热敏性食品、医药产品、塑料等物质的分离、提纯、蒸馏、反应等。
随着合成化学的进展，新的、从来不为人所知的物质的操作愈来愈多，如高分子物质的单体正在不断地构成新的物质，而且新的物质大部分都不稳定，用以往的蒸馏方法多会发生分解或聚合，而使用分子蒸馏就可以加以解决。
1.1理论基础分子平均自由程分子平均自由程是指气体分子在两次连续碰撞之间所走路程的平均值。
精馏分离技术研究新进展摘要: 本文在参考大量文献的基础上, 着重介绍了各种精馏方法以及国内外发展状况, 对萃取精馏和恒沸精馏方法进行比较, 并对催化精馏技术的国内外研究进展做了详细介绍。
关键词: 分离技术; 精馏方法; 反应精馏1 精馏概述精馏过程的热力学基础是组分间的挥发度的差异(a>1) 。
按操作过程分间歇精馏和连续精馏; 按操作方式分: 常减压精馏、恒沸精馏、萃取精馏、反应精馏、催化精馏、抽提精馏、热泵精馏和精密精馏。
常减压精馏是普通的精馏方法, 恒沸精馏和萃取精馏的基本原理都是在分离的混合液中加入第3 组分, 以提高组分间的相对挥发度, 从而用精馏的方法将它们分离。
恒沸精馏和萃取精馏是根据第3 组分所起的作用进行划分的。
恒沸精馏和萃取精馏是采用物理方法改变原有组分的相对挥发度。
近年来人们逐渐重视对于将化学反应和精馏过程结合起来的研究。
这种伴有化学反应的精馏过程称为反应精馏。
按照反应中是否使用催化剂可将反应精馏分为催化反应精馏过程和无催化剂的反应精馏过程, 催化反应精馏过程按所用催化剂的相态又可分为均相催化反应精馏和非均相催化精馏过程, 非均相催化精馏过程即为通常所讲的催化精馏( catalyt ic disillation)。
这种非均相催化精馏过程能避免均相反应精馏中存在的催化剂回收困难以及随之带来的腐蚀、污染等一系列问题。
2 精馏方法2.1 恒沸精馏在被分离的二元混合液中加入第3 组分, 该组分能与原溶液中的1 个或者2 个组分形成最低恒沸物, 从而形成了/ 恒沸物- 纯组分0的精馏体系, 恒沸物从塔顶蒸出, 纯组分从塔底排出, 其中所添加的第3 组分称为恒沸剂或夹带剂。
决定恒沸精馏可行性和经济性的关键是恒沸剂的选择, 对恒沸剂的要求:①与被分离组分之一( 或之二) 形成最低恒沸物, 其沸点与另一从塔底排出的组分要有足够大的差别, 一般要求大于10℃，②希望能与料液中含量较少的那个组分形成恒沸物, 而且夹带组分的量要尽可能高, 这样夹带剂用量较少,能耗较低。
乙酸与甲醇酯化反应精馏技术的研究随着化工行业的不断发展，酯化反应作为一种重要的有机合成方法，被广泛应用于生产中。
乙酸与甲醇酯化反应是其中的一种重要酯化反应，其产物乙酸甲酯在工业上有着广泛的用途。
而精馏技术作为一种分离纯化混合物的重要方法，对乙酸与甲醇酯化反应产物的分离提纯具有重要意义。
乙酸与甲醇酯化反应精馏技术的研究对于提高产物纯度、减少能源消耗、提高工艺经济性具有重要意义。
一、乙酸与甲醇酯化反应的反应机理在乙酸与甲醇酯化反应中，乙酸和甲醇发生酯化反应，生成乙酸甲酯和水。
乙酸与甲醇在催化剂的作用下发生酯化反应，生成乙酸甲酯和水的过程遵循以下反应机理：CH3COOH + CH3OH → CH3COOCH3 + H2O乙酸与甲醇在催化剂的作用下发生酯化反应，生成乙酸甲酯和水。
二、乙酸与甲醇酯化反应产物的精馏技术1. 精馏工艺原理精馏是一种利用物质在沸点差异的基础上进行分离的方法。
对于乙酸与甲醇酯化反应产物的精馏，可以利用乙酸甲酯和水的沸点差异进行分离。
在反应产物中，乙酸甲酯的沸点为57℃，而水的沸点为100℃，因此可以利用这一差异进行精馏分离。
2. 精馏塔结构在乙酸与甲醇酯化反应产物的精馏过程中，精馏塔是起关键作用的设备。
精馏塔通常由进料口、塔板、回流器、冷凝器等部分组成。
其中，塔板是用来实现气液两相接触和传质的关键部件，其结构对于精馏效果具有重要影响。
三、乙酸与甲醇酯化反应精馏技术的关键问题1. 催化剂选择在乙酸与甲醇酯化反应中，催化剂的选择对反应速率和产物纯度有着重要影响。
常用的催化剂有硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等。
2. 反应条件控制反应温度、压力等条件的控制对于酯化反应的选择和产物纯度都有着重要影响。
适当的反应条件能够提高反应速率和产物纯度。
3. 精馏工艺优化精馏塔的结构设计和操作条件的优化对于乙酸与甲醇酯化反应产物的分离提纯具有重要影响。
合理的精馏工艺能够提高产物的纯度和提高工艺经济性。
四、乙酸与甲醇酯化反应精馏技术的发展趋势1. 新型催化剂的研究随着化工技术的不断发展，新型的高效催化剂的研究将会成为乙酸与甲醇酯化反应精馏技术研究的关键方向。
乙二醇反应精馏制备1,4-二氧六环的研究李思超;王涛;魏永梅;黄婕;田恒水【摘要】The quality of coal-based ethylene glycol in China is not high enough to meet the requirements of polyester production, so it is of great significance to develop its downstream applications. A catalytic reaction distillation process is used for synthesis of 1,4-dioxane from ethylene glycol with titanium dioxide as catalyst. The optimal reaction conditions were determined as follows:170℃, the mass ratio of catalyst to total reactants of 3%, the reflux ratio of 1.0, the number of plates (including the reactor) of 9, and the reaction time of 4.5 h. Under above conditions, the conversion of ethylene glycol and the selectivity of 1,4-dioxane were 95.65%and 89.42%, respectively.%国内煤炭路线合成乙二醇的品质不高,较难达到生产聚酯的要求,发展其下游应用有重要意义.采用催化反应精馏工艺,以硫酸钛为催化剂催化乙二醇合成1,4-二氧六环.经工艺优化,较优的反应条件为:反应温度170℃,催化剂用量为总反应原料质量的3%,回流比1.0,塔板数(包括塔釜)9块,反应时间4.5h.此时,乙二醇的转化率为95.65%,1,4-二氧六环的选择性为89.42%.【期刊名称】《天然气化工》【年(卷),期】2017(042)006【总页数】5页(P69-72,107)【关键词】乙二醇;1,4-二氧六环;硫酸钛;反应精馏【作者】李思超;王涛;魏永梅;黄婕;田恒水【作者单位】华东理工大学化工学院,上海 200237;华东理工大学化工学院,上海200237;华东理工大学化工学院,上海 200237;华东理工大学化工学院,上海200237;华东理工大学化工学院,上海 200237【正文语种】中文【中图分类】TQ2541,4-二氧六环是一种优良的非质子型溶剂[1]，由于其高度的流动性和良好的溶解性而被广泛应用于各种特种化学品制造、医药用品、石化、造漆等工业中[2]。
浅谈精馏技术研究进展与工业应用精馏是化学工业中应用最广泛的关键共性技术，广泛应用于石油、化工、化肥、制药、环境保护等行业。
精馏具有应用广泛、技术成熟等优点，但存在设备投资大、分离能耗高等问题。
文章介绍了精馏原理，分析了工业常用精馏技术应用，探讨了节能高效精馏技术开发的措施。
标签：精馏技术；研究进展；节能研究引言精馏是化工生产中常用的分离方法，它是利用液体混合物各组分的挥发度差异进行分离的操作过程。
精馏技术已经过100 多年的发展，并成为目前应用最广泛的一种分离技术，在化学工业、石油化工、精细化工、轻工化工、煤化工、食品工业、医药工业、原子能工业、冶金工业等领域都有广泛的应用。
1 精馏原理精馏过程一般在精馏塔内进行，其精馏过程一般为原料液自塔的中部某适当位置进入塔内，在塔顶设有冷凝器来将塔顶蒸汽冷凝，形成的冷凝液部分作为回流液，其余作为馏出液而排出精馏塔。
该装置以进料口为分界岭，其上部为精馏段，该区域内上升蒸汽与回流液之间不停的通过逆流接触而进行着物质传递，实现易挥发组分的增浓，加料口下段为提馏段，塔底装有再沸器用来加热液体产生蒸汽，蒸汽在上升过程中与下降的液体进行逆流接触并进行物质传递，从而使不能挥发的组分富集于塔底，最终作为塔底产品排出。
2 工业常用精馏技术应用研究2.1 催化精馏催化精馏是将固体催化剂以适当的形式填充与塔内从而实现催化反应及精馏分离在同一个塔内连续进行，其原理是借助于分离与反应的耦合来强化反应与分离。
该工艺大部分反应在该反应段内进行，塔内设置既起到催化反应作用同时也起分离填料作用，近年来相继出现了MTBE，TAME 及ETBE等技术。
对催化精馏而言，反应段固体催化剂的选择及填充方式是其关键环节，由于催化剂表面积越大则催化效果越好，因此从该角度而言催化剂颗粒越小越好，但颗粒过小则其难以装填，同时又增大了蒸汽上升阻力，影响精馏分离过程，同时由于不同的反应体系在相同的反应塔内的传质扩散机理以及反应动力学和热力学均不相同，所以应有针对性的选择催化剂及其包装结构。
