反应精馏模拟与控制研究进展

反应精馏过程的研究进展精馏过程是一种分离混合物中不同组分的常用方法，其基本原理是依据不同组分之间的挥发性差异，在提供热量的作用下，在塔中依次加热、蒸发、冷凝和凝结的过程中实现组分的分离。

精馏技术广泛应用于石油、化工、制药、食品等行业中的物质分离和纯化工艺中。

近年来，精馏过程的研究进展主要集中在以下几个方面：1.过程模拟与优化：建立准确的数学模型和仿真工具，对精馏过程进行全面的模拟与优化。

这可以帮助工程师更好地理解精馏过程的特性，并通过优化操作条件、设计结构参数等手段提高分离效果和能耗效率。

2.新型设备的开发：研究人员通过创新设计新型设备，以提高精馏过程的性能。

例如，引入微型化技术可以实现更高的传热速率和质量传递效率，从而达到更高的分离效果和能耗效率。

同时，采用新材料和新工艺也有助于提高设备的耐腐蚀性、热稳定性和机械强度。

3.过程节能与碳减排：随着低碳经济的推进，研究人员致力于减少精馏过程中的能源消耗和碳排放。

通过改进传热方式、提高系统能效、优化操作参数等手段，可以实现精馏过程的节能与碳减排。

4.智能化与自动化：利用先进的传感器技术和控制算法，实现精馏过程的智能化和自动化控制。

通过实时监测和调整操作参数、控制设备运行状态等，可以提高操作效率、降低人工干预和减少操作误差。

5.新材料的应用：研究人员探索新材料在精馏过程中的应用。

例如，多孔材料可以提供更大的表面积，增加传热和传质效率；分子筛材料可以选择性地吸附特定组分，实现高效的分离效果。

总之，精馏过程在分离和纯化工艺中扮演着重要角色，近年来的研究进展主要集中在模拟与优化、设备开发、节能与碳减排、智能化与自动化以及新材料的应用等方面。

这些研究成果为精馏过程的提高效率、降低能耗和减少环境影响提供了新的思路和方法。

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。

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。

2019年12月会明显增加，容易提升盐田渗漏速率，这是增加卤水深度的主要负面影响。

通过对某盐田进行野外渗水试验，布置30个0.5m 高水柱试验点，渗漏量在0.1～0.6mm/d 左右。

布置的24个1.0m 高水柱试验点渗透量在0.27～1.4mm/d 左右。

从中可以看出，盐田渗漏量基本与试验水柱的高度成正比关系。

在该渗水试验中，对23个试验点同时进行了0.5m 和1.0m 高水柱试验，从现场试验数据来看，1.0m 高水柱的渗漏量稳定为0.5m 高水柱渗漏量的2倍左右。

如果盐田渗漏量较大、渗漏速率较高，为产生较大的生产损失。

从这一角度来看，卤水深度也不宜过高，应在满足前几项生产需求的基础上，控制卤水深度，从而减小盐田渗漏损失。

5卤水深度对盐田控制力的影响从卤水深度增加对盐田生产的影响来看，在盐田面积一定的条件下，卤水深度增加产生的最直接影响是盐田水体的增大，需要提高泵组导卤能力。

在盐田生产过程中，如果导卤能力不足，会增加氯化钾损失。

部分盐田在生产过程中采取提前导卤的措施，这样虽然能够减少氯化钾损失，但可能对光卤石矿质量产生影响。

为了提升盐田生产的控制能力，需要缩短导卤时间，尽可能减小导卤点工艺参数。

在一定的导卤能力条件下，减小卤水深度能够减小盐田卤水总量，从而提高盐田控制力。

比如卤水达到排放点后，若盐田的卤水深度较大，会因导卤能力的限制，导致导卤周期增加，部分氯化镁析出。

通过减小卤水深度缩短导卤周期，则能够提升盐田卤水排放控制能力。

综合各方面的分析，卤水深度增加给盐田生产带来的影响有利也有弊，因此，应改变传统卤水深度越大越好的错误认识，结合盐田生产实际条件确定理想的卤水深度。

从我国大部分盐田的实际生产情况来看，卤水深度控制在1.8～2.1m 左右为宜。

在此条件下，能够充分发挥其积极作用，同时将盐田渗漏损失、盐田控制力影响限制在可以接受的范围以内。

6结语综上所述，通过具体分析卤水深度对于盐田生产的各方面影响，可以得出增大卤水深度有利于提高盐田太阳能吸收率、盐田蒸发面积和光卤石粒径，但是也会对盐田渗透及盐田控制力产生负面影响。

浅析反应精馏的研究及应用作者：陈永录来源：《科学与财富》2019年第22期摘要：反应精馏在现代化工生产中的应用越来越广泛，本文主要是针对反应精馏的工艺流程、特点、类型方面以及工业化应用方面，细化阐述反应精馏技术的理论创新技术，以碳酸二苯酯的生产工艺提供良好的理论参照。

关键词：反应；均相；催化剂；应用反应精馏是一种将精馏过程与反应过程相结合在一起的工艺生产路线，且在一个精馏塔内完成反应和分离的技术，在进行反应的同时用精馏方法分离出产品和副产物的过程。

1921年，反应精馏的概念首次被提出。

20世纪30年代中期——60年代初，有很多方面的科学家对反应精馏的设备和工艺路线进行了研究，直到70年代初，为了将此技术运用到实际的工业生产中，反应精馏的基础理论性研究才引起研究人员的兴趣和重视。

反应精馏的依据反应催化剂的不同，反应精馏可分为均相反应和非均相反应精馏。

目前反应精馏已在多种化工产品上得到了广泛的应用，例如酯化、酯交换、皂化、水解、胺化等反应。

1 反应精馏的技术简介[1]反应精馏的工作原理是利用精馏的操作将不同组分的物质进行分离，对于可逆反应，当某一种产物的挥发度大于反应物时，如果将该产物从液相中蒸出，则可破坏原有的平衡，使反应继续向生成物的方向进行，因而可提高单程的转化率和产能，在一定程度上变可逆反应为不可逆反应。

2 反应精馏的特点反应精馏的优点[2]；选择性高，由于反应物一旦生成即从系统移除反应区，对于连串反应之类反应，可以抑制副反应，提高收率。

转化率高，由于反应物不断移出反应区，使可逆反应平衡移动，提高转化率。

生产能力高，因为产物随时从反应区蒸发，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，提到了设备的生产能力。

能耗低，由于反应热可直接用于精馏，降低了精馏能耗，即使是吸热反应，因反应和精馏在同一塔内进行，集中供热也比分别供热节能，减少了热量损失。

投资省，将反应器和精馏塔合二为一，节省设备投资简化流程。

反应精馏和共沸精馏的研究进展摘要：在化工领域，精馏是一种很重要的液体混合物分离方法，但是对于例如相对挥发度接近于1或能够形成共沸物的复杂体系普通精馏并不适用，一方面是会增大操作的能耗，另一方面甚至无法分离待分离组分。

关键词：；蒸馏；汽液平衡；反应精馏；共沸；分离特殊精馏是在普通精馏的基础上发展起来的一种新型精馏方法，通过向体系中加入第三组分与原体系的各组分发生相应的作用进而改变各组分之间的相对挥发度，使难分离系统的分离变得可行、有效。

相较于普通精馏，特殊精馏可以分离更加复杂的混合物体系。

根据加入的第三组分种类的不同，特殊精馏可以分为共沸精馏、萃取精馏和反应精馏等。

1 反应精馏研究进展1.1介绍反应精馏是生产设备进行化学反应的同时进行精馏操作的方法，需要注意的是加入的第三组分必须要能够与被分离组分发生可逆化学反应，以此来改变各组分之间的相对挥发度。

反应精馏实现了两个操作在一个设备中的同时进行，一方面通过精馏将产物及时分离可以促进化学反应正向移动提高产物的收率，另一方面可以利用化学反应产生的热量来为精馏操作提供能量，达到节能的效果。

但是其反应产物的沸点必须和反应物的沸点在数值上有较大的差异来满足实现精馏的条件。

另外由于大多数反应需要用到催化剂，所以精馏温度也要选择恰当，不能够影响化学反应的进行和降低催化剂的活性与选择性。

1.2研究进展1.2.1 合成丙二醇甲醚乙酸酯南京工业大学的蔡鑫磊、黄益平等人将反应精馏应用到丙二醇甲醚乙酸酯制造工艺上，通过以PM、甲苯、醋酸甲酯和丙二醇二乙酸酯等试剂作为原料先进行间歇反应寻找合适的反应催化剂后再利用反应精馏塔进行目标产物的合成。

对塔顶采出物进行气相色谱分析后，得出以甲苯作为反应的带水剂的结论，并确定较优的工艺条件为进料液中乙酸和PM的摩尔比为1.2，甲苯的添加量为15kg/h，精馏段理论板为11块，反应段理论板为22块，提馏段理论板为6块，塔顶采出量为460kg/h。

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。

精馏塔控制和节能优化研究综述摘要：精馏过程是一个复杂的传质传热过程，表现为过程变量多，被控变量多，可操纵的变量也多，过程动态和机理复杂。

作为化工生产中应用最广的分离过程，精馏也是耗能较大的一种化工单元操作。

但在实际生产中，为了保证产品合格，精馏装置操作往往偏于保守，操作方法以及操作参数设置往往欠合理，过分离普遍存在。

精馏过程消耗的能量绝大部分并非用于组分分离,而是被冷却水或分离组分带走。

因此,精馏过程的节能潜力很大，收效也极为明显。

本文简单介绍了精馏原理，针对精馏塔控制和节能优化展开了深入的研究分析，结合本次研究，发表了一些自己的建议看法，希望可以对精馏塔控制以及节能优化起到一定的参考和帮助，提高精馏塔控制和节能优化有效性。

关键词：精馏塔；控制；节能优化前言：通过对精馏塔的研究过程中发现，在精馏的过程中，会消耗较多的能源，热力学的效率也会出现很大程度的降低，因此，对于化工行业来说，当前困扰着我国化工行业很多专家的一个难题。

在一般的情况下，精馏塔的设计会很大程度上的影响着资源的消耗情况，好的精馏塔结构将为化工省下大量资源，有效提高行业经济效益，降低精馏成本，由此可见，对精馏塔的研究和分析具有非常积极的意义。

1、精馏原理介绍精馏操作属于化工生产行业中较为常见的处理流程之一，其需要将混合物体内部液体部分、气体部分进行接触操作，使相关物质在固定条件下进行反应。

常规状态中，物质会在逆向流动、全面接触前提下逐渐开始反应流程，使液相内部轻组分快速进入气相内部，气相完成重组分操作，最终进入液相内部。

精馏本质属于传质活动，会导致热量不断传导，最终达成反应目标。

在压力恒定环境下，独立组分液体沸腾会持续产生加热效果，但温度却始终维持原有状态。

多组分液体会同样会在沸腾阶段持续加热，但温度会发生对应变化。

恒定压力会使溶液气相平衡与组分存在产生相对联系，组分沸腾温度点越高、浓度级别越高、平衡状态所需温度级别也会越高。

因此，相对于物质气液相平衡状态，溶液气液进入平衡具有独特表现，即气相、液相平衡浓度存在差异。

2019年第7期广东化工第46卷总第393期 ·5 ·甲基叔戊基醚反应精馏节能技术与动态控制研究秦承佳1，汪海燕2，李芳1，张荣莉1，任一鸣1(1．安徽工程大学生物与化学工程学院，安徽芜湖241000；2．东华工程科技股份有限公司，安徽合肥230022)[摘要]运用Aspen Plus对甲基叔戊基醚传统生产工艺及反应精馏工艺进行模拟与比较，且对反应精馏工艺流程进行了换热网络优化，最后运用Aspen Plus Dynamics对反应精馏工艺流程进行了动态控制模拟。

结果表明：反应精馏工艺较传统工艺节约能耗610.94 kW，通过动态模拟设计的控制结构表现出较强的抗干扰能力。

[关键词]Aspen Plus；反应精馏；甲基叔戊基醚；节能优化；动态模拟[中图分类号]TQ223.2 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2019)07-0005-02Study on Energy Saving Technology and Dynamic Control of Methyl Tert-amylEther Reactive DistillationQin Chengjia1, Wang Haiyan2, Li Fang1, Zhang Rongli1, Ren Yiming1(1. College of Biological and Chemical Engineering, Anhui University of Engineering, Wuhu 241000；2. Donghua Engineering Technology Co., Ltd., Hefei 230022, China)Abstract: Aspen Plus was used to simulate and compare the traditional production process and reactive distillation process of methyl tert-amyl ether, and theheat exchange network was optimized for the reactive distillation process. Finally, Aspen Plus Dynamics was used to simulate the dynamic control of the reactive distillation process. The results show that the reactive distillation process saves 610.94 kW of energy consumption compared with the traditional process, and the control structure designed by dynamic simulation shows strong anti-interference capability.Keywords: Aspen Plus；reactive distillation；methyl tert-amyl ether；energy saving optimization；dynamic simulation反应精馏(RD)技术是一种应用较为广泛的化工节能技术，这种技术将反应过程和精馏分离合并在一个设备中进行，一方面将反应生成的产物或中间产物及时分离，可以提高产品的收率，另一方面又可利用反应热供产品分离，达到节能效果。