反应精馏设计和控制

LOGO

反应精馏设计和控制

姓名：孟莹学号： 2012207091指导老师：李洪 高鑫

LOGO

目录

文献阅读总结1

课题背景介绍2

课题想法3

课题开展计划4

LOGO

文献阅读总结

1.Ung S, Doherty M F. Calculation of residue curve maps for mixtures with multiple equilibrium chemical reactions[J]. Industrial & engineering chemistry research, 1995, 34(10): 3195-3202.

2.Ung S, Doherty M F. Vapor-liquid phase equilibrium in systems with multiple chemical reactions[J]. Chemical Engineering Science, 1995, 50(1): 23-48.

3.Qi Z, Kolah A, Sundmacher K. Residue curve maps for reactive distillation systems with liquid-phase splitting[J]. Chemical Engineering Science, 2002, 57(1): 163-178.

4.Sanchez-Daza O, Vidriales Escobar G, Morales Zárate E, et al. Reactive residue curve maps: A new study case[J]. Chemical Engineering Journal, 2006, 117(2): 123-129.

5.Thery R, Meyer X M, Joulia X, et al. Preliminary design of reactive distillation columns[J]. Chemical Engineering Research and Design, 2005, 83(4): 379-400.

LOGO

文献阅读总结

1.Gao X, Li X, Zhang R, et al. Pressure Drop Models of Seepage Catalytic Packing Internal for Catalytic Distillation Column[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2012, 51(21): 7447-7452.

2.Thiel C, Sundmacher K, Hoffmann U. Residue curve maps for heterogeneously catalysed reactive distillation of fuel ethers MTBE and TAME[J]. Chemical Engineering Science, 1997, 52(6): 993-1005.

3.Jiménez L, Wanhschafft O M, Julka V. Analysis of residue curve maps of reactive and extractive distillation units[J]. Computers & Chemical Engineering, 2001, 25(4): 635-642.

4.Daza O S, Pérez‐Cisneros E S, Bek‐Pedersen E, et al. Graphical and stage‐to‐stage methods for reactive distillation column design[J]. AIChE journal, 2003, 49(11): 2822-2841.

LOGO

课题想法

师兄文章思路：平衡控制的化学反应和气液相平衡级模型的研究简化情况，在反应段中化学反应平衡和气液相平衡同时达到。由此，反应段的状态可由气液相平衡曲面（泡点面）和反应平衡曲面共同描述。

缺陷： 1. 运用泡点面近似得到气液相平衡曲面而非通过严谨的热 力学计算得到。

2. 所得到曲线仅能描述反应精馏内反应段的情况。 3. 仅能描述 A+B 生成 C 的反应

改进： 1. 运用反应精馏剩余曲线描述反应段的实际组成情况，一条线代替原本的两条线。运用剩余曲线或者相平衡面描述非反应段的实际组成情况。完整的描述了全塔的组成。

2. 引用元素为基准的分析方法，运用反应前后分子团，官能团守恒的理论将其它反应转化成 A,B,C 的反应，扩大应用空间。

LOGO

反应精馏剩余曲线的绘制

反应剩余曲线公式：

此公式根据反应精馏中的质量守恒得到（液相的减少量等于汽化量加反应量）

经过公式推导得到：

LOGO

反应精馏剩余曲线的绘制

引入 X ， Y ， τ 将公式简化成

其中：

LOGO

反应精馏剩余曲线的绘制

其中反应中的 x ， y 符合相平衡，则在一定压力下 T ， x ， y 可根据热力

学中的方法得到。

相平衡公式：

活度系数：选用 wilson 方程

iisii xppy

LOGO

反应精馏剩余曲线的绘制

matlab 关于相平衡的绘制框图：

得到所有的情况下的气液平衡数据后选择满足反应精馏剩余曲线的x ， y 组成及其相应的 T 进行图像绘制。

LOGO

元素概念

摩尔概念：

以 A 的组成为 x1 ， B 的组成为 x2 ， C 的组成为 x3 ，画图。根据自由度 = 组成 - 反应数 -1 的条件运用剩余曲线法只能得到自由

度小于等于 2 的反应体系的图

CBA

LOGO

元素概念

元素概念：

将反应的组成熟减小从而降低自由度扩大了剩余曲线图的应用范围

例如：

BCABACDCBA 元素概念

OCHOCHOHOCHOHOCH 422422

OHC

OCHB

OCHA

2

4

2

LOGO

课题开展计划

课题开展计划：

1. 完成图像绘制。

2. 阅读有关可行性分析方法文献，在师兄分析方法基础上分析剩余曲线图。

3. 根据新绘制的图像特点找出设计方法。