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毕业论文课题相关文献综述
文献 综 述
1.课题研究背景
在化学工业发展的最初阶段，反应和分离作为最常见的两种化工操作单元，需要在不同装置不同工艺条件下进行 [1]。然而，对于某些可逆反应，由于化学平衡常数较低，单程转化率很低，导致大量未反应的物质经过精馏塔分离提纯后，重新返回到反应器中进行反应，反复循环无疑造成了能量的大幅损耗。对于某些连串反应来说，随着中间目标产物浓度的增加，副反应加快，进而导致目标产品的浓度降低。因此，开发一种更加高效、节能的过程强化技术十分必要。
Bacchaus[2] 于 1921年提出了反应精馏(Reactive Distillation简称RD) 过程强化技术，将化学反应与精馏分离耦合在同一设备中进行，能够提高可逆反应的转化率，抑制连串反应副反应的发生，并充分利用反应热用于精馏分离。20世纪30年代，专家学者主要是对一些特定体系的工艺条件进行探索，并且所做的探索、研究主要局限在板式塔中的均相反应精馏；直到60年代末，才开始对反应精馏的一般性规律进行研究；70年代[3]后，开始转向反应精馏的工艺计算，但是至今都没有形成具体的理论体系，同时也开始对催化精馏进行研究。从80年代开始，对于反应精馏的数学模拟、操作优化、过程设计进行了大量研究工作，其中均相反应精馏数学模拟发展至今已经比较成熟。90年代，数学模型也由平衡级模型拓展到非平衡级模型及非平衡池模型。非平衡池模型可模拟气相和液相在级上的停留时间分布和较准确地描述反应和传质行为，是对非平衡级模型的提高和进一步完善，是非常有发展前景的反应精馏模型[4]。
反应精馏最早应用于甲基叔丁基醚（MTBE）和乙基叔丁基醚（ETBE）等合成工艺中，现已广泛应用于酯化[5]、醚化、烷基化、异构化、水合、加氢、氯化等[6]。
2.反应精馏的特点
反应精馏按照投料操作方式可以分为连续反应精馏和间歇反应精馏[7]；按照催化剂形态可分为均相反应精馏与非均相反应精馏。由于反应精馏综合了反应与精馏两者，所以反应精馏塔的工艺操作条件与传统的精馏塔既有相似之处，又有不同之处。主要体现在以下几个方面：
(1) 操作温度、压力
常规精馏操作，塔内温度一般是从塔底到塔顶逐渐减小的，而反应精馏不一定会遵从这种规律，因此，反应精馏的操作较常规精馏复杂。当反应的影响超过精馏本身时，塔内可能出现两个或两个以上最高温度点，此时，只对于反应和分离同时进行的这种操作，需要综合权衡最佳温度和最佳操作压力的问题[8]。
(2) 进料位置
由于物料的挥发度各异，则进料位置对塔内组分浓度分布有突出的影响。例如：若其中一个组分易挥发，那么当它一进入塔内，就会由于挥发度较大而迅速向塔上部运动，导致塔内进料口以下各处该组分浓度几乎为零，使反应只能在进料口以上的塔段发生。
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