双反应段蒸馏塔的动态特性与控制：进料分流的影响
发布时间：2021-01-26 01:26
反应蒸馏通过将反应操作和分离操作集成在一个处理单元中,使得系统具有更低的能耗,降低了经济成本,是一种极具潜力的化工过程强化技术。然而,常规的单反应段蒸馏塔并不总是适用于所有的反应物系。当产物为次重和次轻组分而反应物为最重和最轻组分时,单反应段蒸馏塔的分离效果反而不如传统的化工流程。针对这种具有最不利相对挥发度排序的反应物系,一种方案是采用常规的双反应段蒸馏塔（Reactive distillation column with double reactive sections,RDC-DRS）。RDC-DRS 是将两个反应段分别设置于塔顶和塔底而产物由侧线采出,这样的过程配置有利于加强物质耦合,使系统获得比单反应段蒸馏塔更好的稳态性能。进一步,可以在RDC-DRS的基础上引入进料分流继续提升系统的稳态性能,也就是采用进料分流双反应段蒸馏塔（Reactive distillation column with double reactive sections and feed splitting,RDC-DRSFS）。虽然进料分流过程强化技术对双反应段蒸馏塔的稳态性能是有利的,但是这种技术对...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１单反应段蒸馏塔结构示意图：（ａ）放热反应，（ｂ）吸热反应??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍｅｓ?ｏｆ?ｒｅａｃｔｉｖｅ?ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ?ｃｏｌｕｍｎｓ?ｗｉｔｈ?ｓｉｎｇｌｅ?ｒｅａｃｔｉｖｅ?ｓｅｃｔｉｏｎ：??（ａ）?ｅｘｏｔｈｅｒｍｉｃ?ｒｅａｃｔｉｏｎ，?（ｂ）?ｅｎｄｏｔｈｅｒｍｉｃ?ｒｅａｃｔｉｏｎ??
?单反应段蒸馏塔的基础上增加外部环流，使反应物组分可以充分接触，即外部环流反??应蒸馏塔结构如图１－２所示（灰色虚线表示气相物流，灰色实线表示液相物流，??下同）。对于放热反应，未充分反应的最轻的反应物组分Ａ以气相的形式上升至塔顶，??并由冷凝器转化为液相，通过外部环流运送至塔底，继续和最重的反应物组分Ｂ发生??反应；对于吸热反应，未充分反应的最重的反应物组分Ｂ以液相的形式沉积于塔底，??通过外部环流从塔底采出运送至塔顶，与最轻的反应物组分Ａ继续反应。虽然外部环??流可以大幅提高单反应段蒸馏塔的稳态性能，但是在运行时需要一直保持反应物组分??的充分接触，这有可能导致系统的动态特性变得复杂，并进一步引起系统可控性的恶??化。??Ｂ?１?ＢＳ?，＿＿魏??ｔ?｜?１??Ｙ／／／／／／Ｘ?Ｖ／／／／／Ａ??ａ?Ｔｔ?丨了??⑷?（ｂ）??图１－２外部环流反应蒸馏塔结构示意图：（ａ）放热反应
应物的进料方式对系统的稳态性能有很大的影响，并分析验证了采用进料分流这一过??程强化技术可以进一步提升系统的稳态性能，即提出了进料分流双反应段蒸馏塔??（ＲＤＣ－ＤＲＳＦＳ）?［１４＂１６］，如图１－４所示。将最轻的反应物组分Ａ的进料物流和最重的??反应物组分Ｂ的进料物流分别以一定的进料分流比見和凡分流，并同时都从塔顶和??塔底进料。这样不仅加强了两个反应段的反应操作，提高了每个反应段的反应转化率，??而且大幅降低了“不利浓度”（通过出料塔板，不利于产品采出的反应物组分浓度），??塔内的气相和液相负荷明显降低（如图中的箭头粗细所表示），优化了反应操作和分??离操作的耦合性。因此ＲＤＣ－ＤＲＳＦＳ比ＲＤＣ－ＤＲＳ具有更好的稳态性能，也优于外部??环流反应蒸馏塔。??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]反应精馏过程耦合强化技术基础与应用研究述评[J]. 高鑫,赵悦,李洪,李鑫钢. 化工学报. 2018(01)
[2]Unique influences of reboiler inventory control on the operation of totally reboiled reactive distillation columns[J]. Kejin Huang,Yang Yuan,Liang Zhang,Haisheng Chen,Shaofeng Wang,Nian Liu. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2017(01)
[3]基于遗传算法的反应精馏塔的综合与设计[J]. 冯竹君,吴晨露,谢沈强,胡文泽. 现代化工. 2016(07)
[4]一种新型的双环流反应蒸馏塔[J]. 陈海胜,黄克谨,王韶锋. 中国科技论文. 2013(12)
博士论文
[1]进料分流强化双反应段蒸馏塔的综合与设计[D]. 张亮.北京化工大学 2015
[2]外部环流反应蒸馏塔的设计与控制[D]. 陈海胜.北京化工大学 2014
硕士论文
[1]反应精馏塔的温差控制及评价[D]. 胡文泽.北京化工大学 2016
[2]双反应段反应精馏塔的综合设计与控制研究[D]. 李铭瑶.北京化工大学 2015
本文编号：3000235
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１单反应段蒸馏塔结构示意图：（ａ）放热反应，（ｂ）吸热反应??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍｅｓ?ｏｆ?ｒｅａｃｔｉｖｅ?ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ?ｃｏｌｕｍｎｓ?ｗｉｔｈ?ｓｉｎｇｌｅ?ｒｅａｃｔｉｖｅ?ｓｅｃｔｉｏｎ：??（ａ）?ｅｘｏｔｈｅｒｍｉｃ?ｒｅａｃｔｉｏｎ，?（ｂ）?ｅｎｄｏｔｈｅｒｍｉｃ?ｒｅａｃｔｉｏｎ??
?单反应段蒸馏塔的基础上增加外部环流，使反应物组分可以充分接触，即外部环流反??应蒸馏塔结构如图１－２所示（灰色虚线表示气相物流，灰色实线表示液相物流，??下同）。对于放热反应，未充分反应的最轻的反应物组分Ａ以气相的形式上升至塔顶，??并由冷凝器转化为液相，通过外部环流运送至塔底，继续和最重的反应物组分Ｂ发生??反应；对于吸热反应，未充分反应的最重的反应物组分Ｂ以液相的形式沉积于塔底，??通过外部环流从塔底采出运送至塔顶，与最轻的反应物组分Ａ继续反应。虽然外部环??流可以大幅提高单反应段蒸馏塔的稳态性能，但是在运行时需要一直保持反应物组分??的充分接触，这有可能导致系统的动态特性变得复杂，并进一步引起系统可控性的恶??化。??Ｂ?１?ＢＳ?，＿＿魏??ｔ?｜?１??Ｙ／／／／／／Ｘ?Ｖ／／／／／Ａ??ａ?Ｔｔ?丨了??⑷?（ｂ）??图１－２外部环流反应蒸馏塔结构示意图：（ａ）放热反应
应物的进料方式对系统的稳态性能有很大的影响，并分析验证了采用进料分流这一过??程强化技术可以进一步提升系统的稳态性能，即提出了进料分流双反应段蒸馏塔??（ＲＤＣ－ＤＲＳＦＳ）?［１４＂１６］，如图１－４所示。将最轻的反应物组分Ａ的进料物流和最重的??反应物组分Ｂ的进料物流分别以一定的进料分流比見和凡分流，并同时都从塔顶和??塔底进料。这样不仅加强了两个反应段的反应操作，提高了每个反应段的反应转化率，??而且大幅降低了“不利浓度”（通过出料塔板，不利于产品采出的反应物组分浓度），??塔内的气相和液相负荷明显降低（如图中的箭头粗细所表示），优化了反应操作和分??离操作的耦合性。因此ＲＤＣ－ＤＲＳＦＳ比ＲＤＣ－ＤＲＳ具有更好的稳态性能，也优于外部??环流反应蒸馏塔。??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]反应精馏过程耦合强化技术基础与应用研究述评[J]. 高鑫,赵悦,李洪,李鑫钢. 化工学报. 2018(01)
[2]Unique influences of reboiler inventory control on the operation of totally reboiled reactive distillation columns[J]. Kejin Huang,Yang Yuan,Liang Zhang,Haisheng Chen,Shaofeng Wang,Nian Liu. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2017(01)
[3]基于遗传算法的反应精馏塔的综合与设计[J]. 冯竹君,吴晨露,谢沈强,胡文泽. 现代化工. 2016(07)
[4]一种新型的双环流反应蒸馏塔[J]. 陈海胜,黄克谨,王韶锋. 中国科技论文. 2013(12)
博士论文
[1]进料分流强化双反应段蒸馏塔的综合与设计[D]. 张亮.北京化工大学 2015
[2]外部环流反应蒸馏塔的设计与控制[D]. 陈海胜.北京化工大学 2014
硕士论文
[1]反应精馏塔的温差控制及评价[D]. 胡文泽.北京化工大学 2016
[2]双反应段反应精馏塔的综合设计与控制研究[D]. 李铭瑶.北京化工大学 2015
本文编号：3000235
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