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第1章 反应蒸馏的工业应用1

1.1 引言1

第一部分 工业应用1

1.2 醚化：MTBE、ETBE和TAME7

1.3二聚、齐聚和缩合9

1.4 酯化：乙酸甲酯和其他酯类9

1.5 酯的水解11

1.7 加氢／加氢脱硫／加氢裂化12

1.7.1 苯加氢制备环己烷12

1.6 水合12

1.7.2 C4烃类的选择性加氢13

1.7.3 戊二烯加氢13

1.7.4 C4的乙炔转化13

1.7.5 加氢脱硫、加氢脱氮和加氢裂化14

1.7.6 其他加氢14

1.8 氯化14

1.9 缩醛化／缩酮化14

1.10 化学品的回收与纯化15

1.11 难分离的体系16

1.14 结论17

1.13超临界流体的反应蒸馏17

1.12 化学热泵17

参考文献18

第2章 化学工业中反应蒸馏过程的开发23

2.1 引言23

2.2 过程合成24

2.3过程设计与优化27

2.4 合成与设计方法的局限性：放大问题28

2.5 设备选择29

2.6催化作用评述35

2.8 致谢36

2.7 结论36

2.9 符号说明37

参考文献37

第3章 反应蒸馏的应用及过程设计策略38

3.1 引言38

3.2 反应蒸馏过程设计中的挑战39

3.2.1可行性分析40

3.2.2催化剂和设备选择40

3.2.3塔的放大40

3.3.1 概念设计41

3.3 利用反应蒸馏分解MTBE41

3.3.2 模型开发42

3.3.3 实验室规模的实验45

3.3.4 中试试验46

3.4 结论48

参考文献48

4.1 引言50

4.2反应蒸馏的过程模型50

4.2.1 概述50

第4章 反应分离的热力学50

第二部分 物化基础50

4.2.2 情形研究：乙酸甲酯51

4.3 多相反应混合物的平衡热力学54

4.4反应蒸馏过程的流体物性模型58

4.4.1 概述58

4.4.2 范例58

4.5 反应体系相平衡的实验研究68

4.5.1 概述68

4.5.2反应体系的汽－液平衡70

4.6 结论72

4.8 符号说明73

4.7 致谢73

参考文献75

第5章 催化蒸馏过程中反应动力学的重要性78

5.1 引言78

5.2理想的二元反应混合物78

5.2.1 具有外循环的反应蒸馏过程80

5.2.2 带反应再沸器的蒸馏塔83

5.2.3 完整的反应蒸馏塔86

5.3 动力学对可得产品的影响89

5.3.1 奇点分析89

5.3.2理想的三元混合物91

5.3.3 非理想混合物93

5.3.4 具有分离液相的体系100

5.3.5具有界面传质阻力的体系103

5.4 反应动力学的测定与分析105

5.4.1物化传递现象105

5.4.2 利用无因次特征数法进行过程评价107

5.4.3反应速率表达式108

5.4.4 塔操作中传递阻力的重要性112

5.5 结论113

5.6致谢114

5.7符号说明115

参考文献116

第三部分 过程设计119

第6章 反应蒸馏的可行性及过程选择119

6.1 引言119

6.2 动机120

6.3闪蒸串联模型125

6.4可行性假设128

6.5 闪蒸串联模型的分枝分析132

6.7 符号说明136

6.6 结论136

参考文献138

第7章 反应蒸馏塔的硬件选择与设计140

7.1 引言140

7.2 用于均相反应蒸馏的硬件140

乙酸甲酯生产情形的研究143

7.3 用于非均相反应蒸馏的硬件146

7.3.1 不同的硬件构型146

7.3.2硬件选择150

7.4 副反应器的概念152

7.5 结论154

7.6 致谢154

参考文献154

第8章 反应蒸馏过程的非规整催化填料开发157

8.1 引言157

8.2 对反应蒸馏催化填料的要求157

8.3 反应蒸馏过程催化填料的技术现状158

8.3.1工业化填料158

8.3.2可供选择的构思159

8.4 新的概念催化剂：多孔聚合物／复合载体161

8.4.1 对载体材料的要求163

8.4.2对聚合过程的要求164

8.5 磺化离子交换聚合物／载体催化剂的制备165

8.6 聚合物／载体催化剂的性能167

8.6.1 聚合物含量和反应物浓度的影响168

8.6.2反应温度的影响169

8.6.3 交联作用的影响171

8.6.4 聚合物含量低时交联作用的影响171

8.6.5 聚合物含量高时交联作用的影响172

8.7.1 反应汽提174

8.7.2 反应色谱174

8.7 展望：具有耦合分离的其他合成过程174

8.7.3聚合物辅助的液相有机合成176

8.8结论176

参考文献177

第四部分 模型化及过程控制179

第9章 均相与非均相反应蒸馏过程的模型化179

9.1引言179

9.2平衡级模型179

9.3.1常规的非平衡级模型182

9.3非平衡模型化182

9.3.2反应蒸馏的非平衡模型化184

9.3.3均相体系184

9.3.4非均相体系186

9.3.5非平衡池模型188

9.3.6物性、流体力学和传质191

9.4平衡级模型与非平衡级模型的比较191

9.5反应蒸馏过程设计综述195

9.6符号说明196

参考文献198

10.1引言200

第10章 反应蒸馏过程的非线性动态特性及控制200

10.2化学过程体系的定态多重性及振荡现象201

10.3甲酸甲酯的合成203

10.3.1单板塔的奇异性分析204

10.3.2实验室规模塔的∞/∞－分析205

10.3.3实验室规模塔的连续性分析205

10.4乙二醇的合成207

10.4.1单板塔的奇异性分析208

10.4.2工业规模蒸馏塔的连续性分析209

10.5.1MTBE的合成213

10.5MTBE及TAME的合成213

10.5.2TAME的合成214

10.5.3在催化剂内有限传递的动态不稳定性216

10.5.4振荡行为217

10.6 分类217

10.7非线性波传播219

10.8控制225

10.8.1控制模式选择225

10.8.2控制算法228

10.9 结论229

10.10 致谢230

参考文献231