酶反应精馏耦合技术研究进展

酶反应精馏是将酶催化反应与精馏过程进行耦合,可有效打破反应化学平衡的限制,提高酶反应转化率和选择性,是一种新型化工过程强化技术。本文分别从酶催化剂及其催化反应机制、酶催化剂装填方式、酶催化反应与精馏耦合型式、酶反应精馏耦合技术的应用案例等方面综述了酶反应精馏耦合技术的研究进展,分析表明:目前酶反应精馏耦合技术的开发尚不成熟,且与化学催化剂催化的反应精馏过程不同,酶反应精馏工艺过程开发还需考虑酶催化反应温度、底物浓度等因素对酶催化活性影响。在后续研究中,可分别从研究体系、酶的固定化技术、酶催化剂装填方式、酶反应精馏理论研究、酶反应精馏耦合工艺开发等方面开展强化研究。     

催化反应精馏脱除异丁醇-水共沸物中水的工艺模拟

基于异丁烯的催化水合反应生成叔丁醇的原理,提出了催化反应精馏脱除异丁醇-水共沸物中水的方法.应用Aspen Plus模拟软件,选用Equilibrium模型描述精馏塔中反应段的催化反应过程,利用软件中的Radfrac模块模拟催化反应精馏塔.研究了反应段塔板数、操作压力、回流比、烯醇比、理论板数等工艺参数对脱水效果的影响.研究结果表明,采用NKC-9强酸型树脂催化剂作填料,在优化得到的工艺操作条件下,通过催化反应精馏的方法,异丁醇-水共沸物中水的脱除率高达99.8％.     

载酶塑料填料的制备与优化

酶催化反应精馏（ERD）是使用酶作催化剂,将反应精馏（RD）与生物催化相结合的过程。近年来,该工艺过程因其高选择性和环境友好性而日益得到认可。本文研究了塑料填料固定化酶,将含有脂肪酶的溶胶-凝胶溶液喷涂到塑料填料表面,制备了载酶塑料填料。载酶填料作为精馏柱内不可或缺的结构单元,其稳定性是影响ERD发展的重要因素。溶胶-凝胶配方各组分的相对含量直接影响凝胶基质和被包埋酶的性能,因此,本研究对凝胶配方进行了优化,以改善塑料填料载酶涂层的开裂问题。用傅里叶红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）对样品进行了表征,并对黏附强度、循环稳定性、机械性能、酶活性和催化效率进行了研究。结果表明,塑料填料表面凝胶涂层的脆性开裂情况得到了改善,涂层与填料的结合强度提高了14.2%。溶胶-凝胶配方的优化可以改善凝胶基质的性能,提高载酶填料的机械稳定性,且优化配方制备的催化剂具有优异的酶学稳定性。这一工作证明了塑料填料固定化酶的可行性,为ERD的工业化打下基础。     

催化精馏合成乙酸丁酯工业实验

建立了一套以强酸型阳离子交换树脂为催化剂、乙酸和丁醇为原料,催化反应精馏合成乙酸丁酯的工业实验装置,反应精馏段为立体催化精馏塔板,精馏段为陶瓷规整填料。通过实验得到了适宜的操作条件:有机相回流比为0.6～0.8,水相回流比为3.3～4.3,釜液中乙酸浓度为30%～50%时,塔顶产品的丁酯含量为80%～90%,乙酸含量低于0.003%。实验结果表明,该催化精馏工艺可长期连续稳定操作,年产乙酸丁酯5kt。     

催化反应精馏在醋酸甲酯水解的工业应用

经过醋酸甲酯水解过程分析,得出利用催化反应精馏方法水解醋酸甲酯是可行的.应用分段组合方法,解决了催化反应精馏过程催化剂装填问题,以及反应与精馏的整合匹配问题,并实现了工业规模应用.工业应用表明:用反应精馏水解醋酸甲酯是成功的,具有醋酸甲酯水解率高(60%～75%)、液体循环量小、蒸汽消耗低、循环冷却水用量小等优点.     

用催化精馏技术水解乙酸甲酯的实验研究

用填料催化反应精馏塔对乙酸甲酯的水解过程进行了系统的研究,测定了不同条件下的水解转化率数据及沿塔各组分的浓度分布。与传统的固定床反应器的极限转化率相比,其水解转化率有了大幅度的提高。对所测数据的分析表明,进料组成中是否含有甲醇不影响催化精馏水解过程。     

催化反应精馏与醋酸甲酯的水解

经过分析醋酸甲酯水解过程,可知利用催化反应精馏方法水解醋酸甲酯是可行的.应用分段组合方法,解决了催化反应精馏过程催化剂装填问题,以及反应与精馏的整合匹配问题,并实现了工业规模应用.工业应用表明用反应精馏水解醋酸甲酯是成功的,具有醋酸甲酯水解率高(达到60%～75%),液体循环量小,蒸汽消耗低,循环冷却水用量小等优点.     

优化甲胺装置工艺流程提高精馏Ⅴ塔精馏效率

安阳九天精细化工有限责任公司有30 kt/a和60 kt/a甲胺装置各一套,生产运行中,由于甲胺合成催化剂已至使用寿命后期及甲醇回收塔(精馏Ⅴ塔)精馏效率不高等方面的原因,造成精馏Ⅴ塔排向450循环水系统的排水有异味,极大地影响厂区及周边居民区的生活环境,且450循环水水质逐渐变差。为此,九天公司结合生产系统的实际情况,拓展思路,大胆创新,通过工艺流程优化,利用现有装置及管线实现两套甲胺装置精馏Ⅴ塔的联运,从而提高了两套甲胺装置精馏Ⅴ塔的精馏效率和甲胺合成系统的甲醇转化率,延长了催化剂的使用寿命,减轻了企业的环保压力。     

紫苏醇精馏工艺放大探讨

本文探讨了一种紫苏醇的精馏方法。利用瑞士Sulzer公司金属丝网填料制成的中试装置,通过精馏方式,提纯紫苏醇,其含量及色泽均较以前的方法有较大改善。     

高通量催化精馏规整填料的流体力学性能

介绍了一种可应用于催化精馏工艺的高通量催化精馏规整填料(HCCP),并对其流体力学性能进行了研究与讨论。以空气-水物系为介质在内径为400 mm的冷模精馏塔内进行实验,测量了该填料的干湿塔压降、持液量等流体力学性能。高通量催化精馏规整填料在结构方面进行了改进,使催化剂装填量可控,实验结果表明:填料在降低塔内压降、增加通量方面具有明显优势。最后对实验数据进行回归,获得经验关联式;实验测量值与公式计算结果吻合较好,这表明,数据回归获得的关联式可用于预测一定操作条件下填料的流体力学性能,用于工业实践及设备放大。     

异丁烯齐聚反应精馏的耦合工艺研究

针对异丁烯齐聚反应和产物提纯过程相分离的工业现状,在自行设计的实验装置上进行了异丁烯齐聚催化反应精馏耦合工艺的研究,分别考察了系统操作状态随时间的变化规律和影响反应精馏过程的主要因素。结果表明:为了得到较高的异丁烯转化率和二聚物选择性,采用全回流操作,进料位置宜设在反应段上方;回流温度过低和塔釜温度过高都对过程不利;添加适当的液相惰性组分,有利于改善填料层的分离效果。在转化率相同的情况下,该反应精馏过程的二聚物选择性大大高于固定床微分反应器和高压釜式反应器的实验结果。     

催化精馏合成醋酸甲酯的研究

以强酸型阳离子交换树脂为催化剂,在直径为40 mm的填料塔内对催化精馏合成醋酸甲酯进行了研究。实验塔的三段填料高度分别为810、270、450 mm,填料段之间放置直径为60 mm、高度为175 mm的2节催化剂床层,并在塔釜放置催化剂。采用连续操作,着重考察了醇酸进料摩尔比、醋酸进料位置、甲醇进料位置和回流比对催化精馏合成醋酸甲酯的影响。在选定实验条件下,塔顶醋酸甲酯的质量分数可达到98.43%,醋酸的转化率达到99.13%。     

催化反应精馏与醋酸甲酯的水解

通过对醋酸甲酯水解过程分析，得出利用催化反应精馏方法水解醋酸甲酯是可行的，应用分段组合方法，解决了催化反应精馏过程催化剂装填问题，以及反应与精馏的整合匹配问题，并实现了工业化应用，工业应用表明用反应精馏水解醋酸甲酯是成功的，具有醋酸甲酯水解率高（达到65%-75%），液体循环量小，蒸汽消耗低。循环冷却水用量小等优点。     

催化反应精馏法连续制备N,N-二甲基乙酰胺

以路易斯酸为催化剂,醋酸-二甲胺为原料,催化反应精馏法合成N,N-二甲基乙酰胺,研究并确定了该方法的最佳工艺参数。结果表明,在催化剂的质量分数3%、n(二甲胺):n(醋酸)为(2.10～2.30):1、反应温度170 ℃、反应时间为8 h时,所得精馏产品总收率大于72%,选择性大于96%,醋酸转化率接近100%。该合成工艺条件相对温和、操作弹性大、反应时间短、副产品少、三废污染少,特别是反应与精馏单元操作的部分耦合,简化了工艺流程。     

催化精馏技术及其应用进展

叙述了催化精馏技术的原理和催化精馏塔的结构,重点介绍了板式塔装填、填充式装填、悬浮式装填和催化剂散装四种催化剂填料方式,阐述了催化精馏技术在酯化反应、水解反应、烷基化反应和其他反应中的应用,对催化精馏技术的发展进行了总结.     

催化反应精馏法连续制备N,N-二甲基乙酰胺

以路易斯酸为催化剂,醋酸-二甲胺为原料,催化反应精馏法合成N,N-二甲基乙酰胺,研究并确定了该方法的最佳工艺参数.结果表明,在催化剂的质量分数3%、n(二甲胺):n(醋酸)为(2.10～2.30):1、反应温度170℃、反应时间为8 h时,所得精馏产品总收率大于72%,选择性大于96%,醋酸转化率接近100%.该合成工艺条件相对温和、操作弹性大、反应时间短、副产品少、三废污染少,特别是反应与精馏单元操作的部分耦合,简化了工艺流程.     

新型网波填料的应用研究

C—02型网波填料是经作者们长期研究开发出具有国内先进水平接近国际同类产品的塔填料,其应用成果获1987年广西科技成果二等奖。该填料已用于连续、间歇式常压、真空精馏中,也用于酯类反应精馏中,具有显著的经济效益。文中提出的各计算式、列线图均适于工程设计和核算。     

高效规则填料研究的新进展

本文主要简述国外高效规则填料研究的新进展:塑料网波填料、Mellapak及Kerapak等填料用精馏、吸收的概况,以求对国内开展新填料研制及应用时有所借鉴。精馏、吸收和脱吸是分离工程中重要的单元操作,是化工中重要过程,长期以来主要使用填料塔和板式塔。近年来主要由于对难分离的热敏性产品、高纯度产品、由于国外能源危机而要求精馏降低消耗及同位素分离、环境保护等需要,开发一种低压力降和分离效率高的规则填料以满足板式塔和散装填料难以实现的要求。这是生产发展的必然趋势。六十年代由金属丝制成的波纹填料开发后,在国外主要有Snlzer公司、Koch公司和住友公司专门研究和销售。苏联及东欧各国也竞相研制。国内自一九七二年以来,化工部六院、上海化工研究院首先引进和研制,在一些工厂应用。使用Sulzer填料的第一座塔在国外建于1966年,据报导至今已超过800座塔,塔径已达6[米]。金属丝制成波纹填料(以下简称金属网波填料)主要用于高真空范围:1—100[毫巴],其性能优于散装填抖和塔盘。作者对金属网波填料研究情况在一九七九年十二月全国分离工程科学论文报告会分组会上曾作过介绍[1、2]。金属网波填料的材质由于耐腐蚀的要求,在国外主要由不锈钢、蒙乃尔合金(monel metal)、耐盐酸镍基合金(Hastlloy)、镍和其他钢种制成。国内有用铜、铁等制成。常把这类高效规则填料称为真空规则填料。近年来新开发的高效规则填料为塑料丝网制成的波纹填料(简称塑料网波填料)BX型、金属薄片或塑料薄片制成的板波纹填料Mellapak(美国称为Flexipac)和由陶瓷薄片制成的板波纹填料Kerapak。关于Sulzer公司生产的这类填料的应用范围及特性数据列于表1、表2[3]。填料流道的水力直径dh可按下式计算: dh=4/a(1-a/2-δ_6)≈4/a,[米] (1)式(1)中,a,交换表面积,[米~2/米~3];δ_6,壁厚度,[米]。     

反应精馏技术的研究现状及应用进展

反应精馏是化学反应和精馏过程耦合为一体的单元操作,已成为当今的重要研究领域。本文对反应精馏技术的研究现状及其应用进行了综述,介绍了反应精馏塔及催化剂,对催化剂床中传质及流体力学特征,数学模型和反应精馏塔设计方程进行了总结;同时介绍了反应精馏技术的应用现状及其可能的应用领域．     

高通量催化精馏填料的停留时间分布研究

介绍了高通量催化精馏规整填料(HCCP),是一种模块化催化精馏规整填料。停留时间分布(RTD)是催化精馏填料的重要性能参数,同时影响着填料的分离效果和塔内化学反应的进行,着重研究了高通量催化精馏填料的RTD问题。实验在内径为400 mm的冷模塔内进行,常温常压下以空气-水为介质,氯化钠水溶液作为示踪剂,通过脉冲注入的扰动-响应技术获得RTD曲线。采用轴向扩散模型分析RTD曲线,可得出模型参数彼克列数PeL及填料的持液量、轴向扩散因子Dax。结果表明,该填料内的返混现象较轻微。分析计算的结果即可用于填料性能的评价,为填料的进一步改进提供理论基础;也可用于催化精馏塔的设计和优化。