《反應精餾過程反應和分離的協同機制和調控方法》是依託福州大學，由趙素英擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：反應精餾過程反應和分離的協同機制和調控方法
- 依託單位：福州大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙素英
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
反應精餾過程系在一個塔內同時進行反應和分離的化工強化過程，其顯著特徵是在反應精餾塔內反應和分離之間存在著複雜的互動作用。如何發揮兩者的協同作用並對其進行調控是實現和最佳化反應分離耦合過程的關鍵。本項目提出一種多尺度分析反應和分離協同機制並實現調控的研究思路。基於此思路，首先建立一種基於體系熱力學和反應動力學的圖解設計方法，用於分析反應和分離的協同機理，確定反應和分離發生協同作用所需的條件，提出調控的目標；其次利用CFD模擬和實驗測定的方法，建立規整催化劑填料的結構與其所能提供的反應能力和分離能力的構-效關係；在上述基礎上，提出量體裁衣型智慧型填料的設計方法；最後，建立該過程銜接各尺度的非平衡級速率模型，實現對協同機理的精確分析和各尺度上的調控。本項目的目標在於在弄清塔內反應和分離協同機制的基礎上，實現利用巨觀手段調控微觀尺度的反應和分離過程，進而實現巨觀尺度上的反應精餾耦合的調控與最佳化。
結題摘要
反應精餾過程系在一個塔內同時進行反應和分離的化工強化過程，其顯著特點是反應精餾塔內反應和分離之間存在複雜的互動作用，同時塔內催化劑的裝填方式嚴重影響反應精餾效果，這些困難導致至今未有好的設計方法。如何發揮反應和分離的協同作用並對其進行調控是設計和最佳化反應精餾過程的關鍵。本項目首先採用靜態法測定了正丁烯醋酸酯化體系等溫汽液相平衡數據和反應動力學數據，測定了催化劑規整填料袋內擴散係數、乾濕塔壓降和動態持液量，實驗研究了不同操作條件對反應精餾技術回收聚乙烯醇醇解廢液結果的影響；以醋酸甲酯合成和水解、環己烯水合、正丁烯醋酸酯化為研究體系，建立了基於相關體系可靠熱力學和反應動力學的圖解設計法，分析了各體系反應和分離的互動作用，提出了調控目標，並以正丁烯醋酸合成醋酸仲丁酯反應精餾過程為例建立了包括初步設計、穩態分析和邊界值分析三個層次的綜合設計策略；提出了一種將複雜反應精餾區劃分為反應和非反應區的思想，引入多孔介質模型建立了一種新穎的CFD模擬模型，和實驗結果進行比較後驗證了模型的可靠性，實現了催化規整填料內部流程的可視化研究。建立了以甲醇醋酸甲酯共沸物為原料（聚乙烯醇醇解廢液）合成醋酸甲酯反應精餾塔的模擬模型，並對該反應精餾過程進行了最佳化。模擬發現當回流比較小的時候所建模型必須考慮塔的熱損失。建立了以異佛爾酮為助劑環己烯水合制環己醇的反應精餾過程的模擬模型，對操作條件進行了最佳化設計。上述模擬還研究了塔設備尺度下的反應和分離的互動作用，研究表明當體系中重組分為反應物時過度增加提餾段將惡化反應精餾效果。
