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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TAME 7

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MTBE 41

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