反應精餾模擬與控制研究進展

薄翠梅，柏楊進，李芳芳，丁良輝，喬旭

（南京工業大學 a.自動化與電氣工程學院；b.化學與化工學院，南京211816）

在有機化工中間體的生產中，許多反應屬于連串、可逆反應，由于原料轉化率和目標產物選擇性低，導致生產成本和能耗高、環境污染嚴重等問題，單位產品的廢棄物排放量和能耗比基礎大宗化學品大幾倍甚至幾十倍。采用反應蒸餾、反應萃取、反應結晶、反應吸附、膜反應等反應—分離耦合技術對反應過程進行強化，可以有效提高原料轉化率和目標產物選擇性，充分利用反應熱，同時提高設備集成度、節省投資，是實現清潔生產和節能減排的重要途徑之一［1］。

1 傳統反應精餾模型與模擬

1.1 反應精餾過程

傳統的反應精餾技術是將反應和分離過程耦合于同一設備，典型結構如圖1所示，一般分為提餾段、反應精餾段和精餾段三部分。化學反應在精餾塔內的反應精餾段進行，進料位置一般選在反應精餾段內。在傳統的反應精餾塔內，反應與分離能力相互促進、傳質與傳熱的強化、物質流與能量流相互耦合、溫度場與濃度場進行了疊加，以此大幅度提高可逆平衡反應轉化率或連串反應選擇性。反應精餾集成過程在提高反應選擇性／轉化率、降低建設成本和生產能耗等方面有顯著的優越性，極大地促進了反應精餾相關理論的發展和工程應用［2］。傳統的反應精餾集成過程是由Rubb等在20世紀60年代后期提出的，特別是20世紀80年代后期，采用反應精餾技術生產MTBE，醋酸甲酯等產品的大型工業化裝置相繼建成，反應精餾技術引起工業界與學術界的關注。……