反应塔板持液量的影响规律上升蒸汽量反映了反应精馏塔的能源成本，大的塔板持液量可显著降低能源消耗。产品中的杂质含量随着塔板持液量改变而略有变化。较大的蒸气量和液体流量需要小的持液量以利于分离，所以较重的反应物B在馏分中的含量降低，较轻反应物A在塔底产品中也有所降低。分离能力随着液体和蒸气流速减小而下降，这使产品中含有更多与产品不相邻的反应组分。请记住，双方的纯度产品保持在95摩尔％。第62页，共92页，星期日，2025年，2月5日2、反应塔板数量的影响常规经验会导致我们认为，塔板越多越好。这肯定是在传统的精馏中有这种想法。然而，对于这种稳态的反应精馏塔（两个反应物，两个产品）情况并非如此。下图显示的改变反应塔板的数量NRX而所有其他参数维持不变的结果。左上方重要的图显示了上升蒸汽量随着反应塔板数量改变是如何被改变的。让人没想到的是曲线中有一个最小值，意思是说就能源消耗方面有一个最佳反应塔板的数量。这当然是不同于常规精馏中加入更多的塔板来降低能源消耗。第63页，共92页，星期日，2025年，2月5日反
应
塔
板
数
的
影
响第64页，共92页，星期日，2025年，2月5日塔板数目少，在提馏段B的浓度是相当高的。这是因为在反应段的上方和下方反应物的消耗量不大，因为这里塔板数很少。因此，需要更多蒸汽和回流以防止反应物B回到塔底和防止反应物A从塔顶离开。当有大量的塔板时，情况就不是这样了。反应物浓度在塔两端各自进料的地方变得很大，因为在到达反应区另一端之前另一种反应物已在塔板上消耗了很多。到达反应区底部附近的B很少，所以A在进料附近的浓度很大。同样，到达反应区顶部附近的A很少，所以B在进料附近的浓度很大。这些高浓度要求更多的的上升蒸汽和回流来防止反应物B从顶部溢出和反应物A从塔底溢出。第65页，共92页，星期日，2025年，2月5日反应段位置第30页，共92页，星期日，2025年，2月5日第四节反应精馏塔的结构及设备选择一、反应精馏塔设备类型及选择原则常用的反应精馏塔大部分采用板式塔，为保证一定的转化率。需要足够的停留时间，因而在反应塔板上要有足够高的液层。故一般情况下，反应塔板内的堰高大于普通精馏塔的堰高，且在实际生产中将它设计成可调的形式，但这样会导致较高的压降，引起釜温过高。因此，为了不使温度过高，且能保证足够的停留时间，往往在塔外适当的位置并联反应器来提供额外的反应体积。反应精馏塔是催化反应和精馏分离共存的场所，同时满足两种过程的需要是反应精馏过程成功的关键，许多著名的公司开发了许多反应精馏塔的结构，成功应用在工业反应精馏技术中。第31页，共92页，星期日，2025年，2月5日反应精馏塔设备类型及选择原则对反应精馏的设备选择主要依据是反应速率和相对挥发度。选择思路如图所示。第32页，共92页，星期日，2025年，2月5日二、反应精馏塔结构原理通常的反应精馏塔分为三部分，最上部是精馏段，中间是多级反应段，下部是提馏段，外带冷凝器和塔底再沸器。结构示意图如右图所示。具体应用时需根据情况进行调整，有的不需要精馏段，有的不需要提馏段。第33页，共92页，星期日，2025年，2月5日第五节非均相反应精馏塔内件的现状与发展一、非均相催化精馏塔发展现状按反应和精馏的耦合方式不同，非均相催化精馏塔分为两种结构形式：一种是反应和精馏同时进行式，化学反应发生在塔板上或具有催化作用的填料层内；另一种是催化反应和精馏分离交替进行。国外研发了多种催化精馏塔结构，目前成功的有打包式结构、背包式结构、滴流式结构和灌流式结构。国内南京大学致力于筛板上固定催化剂的反应精馏塔，由于塔盘上持液量小，未能大面积推广。齐鲁石化研究院引用国外开发的滴流式反应精馏塔开发了MTBE的产业化工艺路线。青岛科技大学开发出了喷射旋液式反应精馏塔内件。第34页，共92页，星期日，2025年，2月5日鉴于催化精馏过程中的催化剂起催化和传质作用，所以要求催化剂结构有较高的催化效率和较好的分离效率。因此，反应段催化剂床层的结构设计与安装至关重要。为了让催化反应和精馏分离达到最佳耦合，需要遵循以下原则，以确保整个催化精馏塔操作稳定。设计和选择反应段装填方式的原则是：a.为催化剂提供均匀的空间分布，防止溶胀时发生挤压破碎。b.为催化反应提供足够的表面积和停留时间。c.为汽液两相提供通畅的流动通道，保证有较高的传质效率。第35页，共92页，星期日，2025年，2月5日二、反应、分离同时式结构