催化蒸馏捆包化工过程强化与集成新技术

           我国石油化工科学研究院针对一系列反应体系提出并正在开发的一种新型的非均相、催化蒸馏技术。它基于催化剂在线装卸和再生的构想,将细粉状催化剂悬浮于反应段液相中并经由固液分离器循环使用或部分再生,不仅继承了常规催化蒸馏(Catalytic Distillation,CD)的优点,而且克服了传统CD过程中催化剂内扩散的限制。因此,催化剂利用效率显著提高,用量大大减少。石油化工科学研究院目前主要将SCD与其开发的负载杂多酸催化剂结合应用于苯烯烷基化反应。实验结果表明:催化剂性能优良,反应条件温和,是一项具有工业开发潜力的重要技术创新,值得进一步研究和开发,且有必要探究其是否具有应用于其他反应体系的潜在优势。 然而固液分离器和液相外部循环物流的引入,连同在汽液逆流接触过程中由弥散和化学动力学耦合所引入的强非线性,不仅给SCD过程的建模和求解工作带来较大的困难,还有可能诱发复杂的非线性动力学现象。

           催化蒸馏捆包过程强化是化工技术发展的重要方向之一,而催化蒸馏(Catalytic Distillation,CD)是实现化工过程强化的一种有效方法。在CD技术中,催化剂通常以“催化剂构件”形式(如“催化剂捆包”、结构型催化剂等)布置于蒸馏塔的特定部位,促进反应并提供必要的传质接触表面,从而实现反应与分离的藕合,使两者相互促进。近二十年来,CD技术以其具有突破化学平衡限制、提高反应选择性、降低能耗、节省投资等优点,在醚化、酉旨化、烷基化、加氢等过程中获得成功的工业应用。然而,现有的研究和工业实践表明,CD在具有许多优点的同时,也存在“催化剂构件”制作复杂、装卸和再生不便等不足,特别是制造“催化剂构件”需要采用较大颗粒的催化剂,催化剂颗粒内部的传质阻力大,催化剂的效率难以得到充分发挥,因而从过程强化的角度来说有待提高。