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成果名称：相平衡及精馏过程
申请单位：厦门大学，南京大学
成果编号：鉴字[教SW2003]第039号
鉴定日期：2003.11.15
学 科：化工轻纺
成果简介：（1000字以内，可公开部分）
本项目研究内容涉及精馏技术的热力学基础，如汽—液—液平衡、恒沸点的预测及反应精馏恒沸点等；精馏塔内的流体流动和塔内件的优化设计。首先，我们模拟了汽相聚合体系的汽液平衡，并提出了多元混合体系的恒沸点的预测新方法，这对于恒沸精馏技术和工艺开发具有指导意义。对于三相精馏过程，我们提出了汽—液—液三相平衡新算法。该法以Gibbs自由能为出发点可以预测液相分离的条件，因此可以知道精馏塔的均相和非均相区的位置。其次，我们以活性颗粒固定架研究塔内水力学状况，考察催化剂不同装填方式对汽液流动状况的影响。最后，以过程的熵产和化学势为基础提出精馏塔及内件的设计新思路。过程的总的熵产越小，不可逆性越小，精馏过程越接近平衡分离过程，因此塔的效率越高。并以此为基础设计了高性能塔板，对它们进行了实验测试并用于实际生产中。
本项目概括了反应精馏过程的一些主要影响因素，反应精馏的设计和数学模拟。对乙酸—乙醇酯化反应精馏过程进行了模拟计算，考察了回流比对转化率的影响，理论级数、进料位置和进料方式对反应的影响，反应速率对过程的影响。四氢呋喃(THF)是一种重要的有机溶剂和精细化工产品的中间体，在化工、制药及有机合成中有着广泛的应用。国际上，特别是西欧和美国，四氢呋喃主要是由1,4 -丁二醇(1,4- BD)脱水生产。浓硫酸催化1,4-BD脱水环化制THF具有技术成熟、工艺简单的优点，但该方法腐蚀设备，污染严重，产品后处理复杂，不适宜连续生产。固体酸催化1,4-BD脱水合成THF的反应，具有产品单一、产率较高、不腐蚀设备、污染少等优点，因此,国内外都有研究。以反应精馏技术实验研究了由1,4-BD脱水制THF。用含硅强酸性阳离子交换树脂催化该化学反应，考察塔釜温度及回流比的影响，进料位置、填料层高度、填料类型和催化剂的装填对塔顶产品中THF的质量百分含量影响。并从压力影响恒沸点角度考察了由反应精馏制THF，计算结果表明，通过两塔在不同压力下操作，采用反应精馏技术从1,4-BD制备高纯THF是可行的。
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