反應(yīng)精餾技術(shù)研究進(jìn)展

謝騰騰

山東豪邁化工技術(shù)

反應(yīng)精餾是一種將反應(yīng)過(guò)程和精餾過(guò)程結(jié)合在一起，且在同一個(gè)設(shè)備（蒸餾塔）內(nèi)進(jìn)行的耦合過(guò)程,。反應(yīng)精餾具有以下優(yōu)點(diǎn)^[1]：（1）選擇性高,；（2）使可逆反應(yīng)收率提高；（3）溫度易于控制,，避免出現(xiàn)“熱點(diǎn)”問(wèn)題,；（4）縮短反應(yīng)時(shí)間，強(qiáng)化設(shè)備生產(chǎn)能力,；（5）能耗低,，操作費(fèi)用低；（6）投資少,。由于反應(yīng)和精餾之間存在著很復(fù)雜的相互影響,，反應(yīng)精餾過(guò)程比單純的反應(yīng)和精餾過(guò)程研究復(fù)雜得多，至今仍未形成完整的理論體系,，有關(guān)反應(yīng)精餾的理論研究和應(yīng)用研究已成為各國(guó)專家們的研究熱點(diǎn),。

圖1 傳統(tǒng)工藝與反應(yīng)精餾工藝流程的主要部分

反應(yīng)精餾是在進(jìn)行反應(yīng)的同時(shí)用精餾方法分離出產(chǎn)物的過(guò)程。其基本原理為：對(duì)于可逆反應(yīng),，當(dāng)某一產(chǎn)物的揮發(fā)度大于反應(yīng)物時(shí),，如果將產(chǎn)物從液相中蒸出，則可破壞原有的平衡,，使反應(yīng)繼續(xù)向生成物的方向進(jìn)行,，因此可提高單程轉(zhuǎn)化率，在一定程度上變可逆反應(yīng)為不可逆反應(yīng),。

根據(jù)催化劑形態(tài)的不同,，反應(yīng)精餾可以分為均相反應(yīng)精餾和催化蒸餾；根據(jù)投料操作方式，反應(yīng)精餾可以分為連續(xù)反應(yīng)精餾和間歇反應(yīng)精餾,；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速度的快慢,，反應(yīng)精餾分為瞬時(shí)、快速和慢速反應(yīng)精餾,。

由于反應(yīng)精餾是化學(xué)反應(yīng)和精餾分離耦合的操作過(guò)程,，所以化學(xué)反應(yīng)和精餾操作既相互促進(jìn)，又相互限制,。一個(gè)化學(xué)工藝如果要使用反應(yīng)精餾操作得到所需要的目的產(chǎn)物,，必須滿足以下基本要求：

（1）化學(xué)反應(yīng)必須在液相中進(jìn)行；

（2）在操作系統(tǒng)壓力下,，主反應(yīng)的反應(yīng)溫度和目的產(chǎn)物的泡點(diǎn)溫度接近,，以使目的產(chǎn)物及時(shí)從反應(yīng)體系中移出；

（3）主反應(yīng)不能是強(qiáng)吸熱反應(yīng),，否則精餾操作的傳熱和傳質(zhì)會(huì)受到嚴(yán)重影響,，會(huì)使塔板分離效率降低，甚至使精餾操作無(wú)法順利進(jìn)行,；

（4）主反應(yīng)時(shí)間和精餾時(shí)間相比較,，主反應(yīng)時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，否則精餾塔的分離能力不能得到充分利用,；

（5）對(duì)于催化蒸餾,，要求催化劑具有較長(zhǎng)的使用壽命。因?yàn)轭l繁地更換催化劑需要停止反應(yīng)精餾操作,，從而影響到生產(chǎn)效率,，同時(shí)增加了生產(chǎn)成本；

（6）催化劑的裝填結(jié)構(gòu)不盡能使催化反應(yīng)順利進(jìn)行,，同時(shí)要保證精餾操作也能較好地進(jìn)行,。

根據(jù)反應(yīng)精餾的特點(diǎn)和使用基本要求，反應(yīng)精餾可用于酯化,、異構(gòu)化等許多化工過(guò)程中,，例如：乙酸在甲醇酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的作用下酯化生成乙酸甲酯，含2-丁烯的C4烴在氧化鋁負(fù)載的氧化鈀作用下異構(gòu)化生成丁烯-1,，甲醇或乙醇與異丁烯在酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的作用下醚化生成MTBE或ETBE,，以及苯和乙烯、丙烯等在酸性沸石或酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的作用下烷基化生成烷基苯,。

除此以外,，反應(yīng)精餾技術(shù)還可應(yīng)用在以下領(lǐng)域：

（1）異丁烷的烷基化。目前工業(yè)上應(yīng)用的兩種流程共同的缺點(diǎn)是能耗高,，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重,，維修費(fèi)用大,，并且需要投資很高的冷凍設(shè)備。采用反應(yīng)精餾工藝基本上可以克服這些缺點(diǎn),。

（2）疊合過(guò)程,。采用反應(yīng)精餾技術(shù)可使烯烴分子有選擇地疊合。因?yàn)榫艿臏囟瓤刂坪头磻?yīng)段的寬分布將減少非理想產(chǎn)品的二聚物,、三聚物或高聚物的生成,。

（3）烯烴選擇性加氫。反應(yīng)精餾可使不需要的烯烴雜質(zhì)選擇加氫,，使其失去化學(xué)活性或有利于精餾分離去除,。目前，可應(yīng)用反應(yīng)精餾技術(shù)的有：丁二烯選擇性加氫,，戊二烯選擇性加氫和己二烯選擇性加氫,。

（4）酯轉(zhuǎn)移。某些化學(xué)反應(yīng)所使用的酸具有腐蝕性,，為了避免酸性腐蝕，可以以酯的形式引入酸,。例如,，甲酸甲酯分解會(huì)生成甲酸和甲醇，而甲酸一旦形成就被平行反應(yīng)消耗掉,，這樣避免了甲酸的腐蝕,。

（5）氧化脫氫。如有合適的催化劑,，就可使異丁烷氧化脫氫稱為異丁烯,。

（6）C1化學(xué)。甲醛與甲醇反應(yīng)生成甲縮醛,，利用反應(yīng)精餾,，比采用常規(guī)的多步工藝更為簡(jiǎn)便。

（7）其他反應(yīng),。其他有可能利用反應(yīng)精餾方法的領(lǐng)域包括：氯化,，電化學(xué)，合成氣反應(yīng),，從醇和氨選擇性地生產(chǎn)胺,，羰基化反應(yīng)。

表1 反應(yīng)精餾應(yīng)用實(shí)例

反應(yīng)精餾技術(shù)是一項(xiàng)具有許多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)的高效耦合操作技術(shù),，已成功地應(yīng)用于多種平衡反應(yīng),。目前，國(guó)內(nèi)外在注重工藝開(kāi)發(fā)的同時(shí),，也在催化劑及填料上不斷深入,，而且隨著節(jié)能和環(huán)保要求的日益提高，該技術(shù)與先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬軟件相結(jié)合，反應(yīng)精餾技術(shù)的應(yīng)用前景將更為廣闊,。

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