催化蒸餾捆包化工過程強化與集成新技術

           我國石油化工科學研究院針對一系列反應體系提出并正在開發的一種新型的非均相、催化蒸餾技術。它基于催化劑在線裝卸和再生的構想,將細粉狀催化劑懸浮于反應段液相中并經由固液分離器循環使用或部分再生,不僅繼承了常規催化蒸餾(Catalytic Distillation,CD)的優點,而且克服了傳統CD過程中催化劑內擴散的限制。因此,催化劑利用效率顯著提高,用量大大減少。石油化工科學研究院目前主要將SCD與其開發的負載雜多酸催化劑結合應用于苯烯烷基化反應。實驗結果表明:催化劑性能優良,反應條件溫和,是一項具有工業開發潛力的重要技術創新,值得進一步研究和開發,且有必要探究其是否具有應用于其他反應體系的潛在優勢。 然而固液分離器和液相外部循環物流的引入,連同在汽液逆流接觸過程中由彌散和化學動力學耦合所引入的強非線性,不僅給SCD過程的建模和求解工作帶來較大的困難,還有可能誘發復雜的非線性動力學現象。

           催化蒸餾捆包過程強化是化工技術發展的重要方向之一,而催化蒸餾(Catalytic Distillation,CD)是實現化工過程強化的一種有效方法。在CD技術中,催化劑通常以“催化劑構件”形式(如“催化劑捆包”、結構型催化劑等)布置于蒸餾塔的特定部位,促進反應并提供必要的傳質接觸表面,從而實現反應與分離的藕合,使兩者相互促進。近二十年來,CD技術以其具有突破化學平衡限制、提高反應選擇性、降低能耗、節省投資等優點,在醚化、酉旨化、烷基化、加氫等過程中獲得成功的工業應用。然而,現有的研究和工業實踐表明,CD在具有許多優點的同時,也存在“催化劑構件”制作復雜、裝卸和再生不便等不足,特別是制造“催化劑構件”需要采用較大顆粒的催化劑,催化劑顆粒內部的傳質阻力大,催化劑的效率難以得到充分發揮,因而從過程強化的角度來說有待提高。