重庆大学《化学反应工程》课件-第10章化学反应工程的发展趋势.pptx

化学反应工程;（l）超临界反应工程;超临界流体是对比温度和对比压力同时大于1的流体，它既具有与气休相似的密度、黏粘度、扩散系数等物性，又兼有与液休相近的特性，它是处于气态和液态之间的中间状态的物质。在临界点附近，通过压力或温度的微小变化可使流体的密度、黏度、扩散系数及极性等物性发生显著的改变。因此超临界流体已被用来达到某些特定的目的如超临界萃取、分离、结晶造粒等，近年内超临界流体已被应用在化学反应中。; 在超临界条件下进行多相催化反应，一般有两种方式：在反应物本身的超临界条件下进行反应和在反应条件下引人超临界介质 对超临界条件在化学反应中的应用和基础作了一个详细的综述其内容主要涉及1985年以后的进展 Sage P E.et al. Reactions at supercritical conditions:applications and fundamentals. AIChE J 1995.41:1723~1778;超临界流体作为反应介质具有如下优良特性 （l）高溶解能力 只需改变压力就可以控制反应的相态，既可使反应呈均相又可控制反应呈非均相。超临界流体对大多数固体有机化合物都可以溶解使反应在均相中进行，特别是对氢等气体具有很高的溶解度，提高氢的浓度，有利于加快反应速率。 ;（2）高扩散系数。一般固休催化剂是多孔性物质对于液固相反应液态扩散到催化 剂内部很困难，反应只能在固体催化剂表面进行。然而在超临界状态下，由于组分在超临界流体中的扩散系数相当大，对气体的溶解性大对于受扩散制约的一些反应可以显著地提高其反应速率。利用超临界介质较强的溶解性和高扩散系数能够把产物及时地从催化剂表面萃取下来，使可逆反应转变为不可逆反应。;超临界流体作为反应介质具有如下优良特性;在超临界流体中化学反应的特点;在超临界流体中化学反应的特点;在超临界流体中化学反应的特点;超临界气固相甲醇合成 中国科学研究院山西煤炭化学所开发了超临界气固相甲醇合成;超临界CO 2的应用—超细微粒制备;反应/分离过程耦合是指在一套设备中同时完成反应和分离两个过程。广义上也可理解为将一系列分离器与反应器集成于一个系统中操作。 反应/分离过程耦合的特点是： (1)在反应过程中将对??应有抑制作用的产物分离，可提高总收率和处理能力； (2)可在反应过程中不断消除对反应特别是对催化剂有害的物质，维持高的反应速率； (3)利用反应热供分离所需，降低能耗； (4)简化产品后续分离流程，减少投资。 目前对这一技术的研究与开发应用越来越多，特别是在耦合方法方面已取得了显著进展。;1 反应精馏 反应精馏(Reactie Distillation简称RD)是蒸馏技术中的一个特殊领域。它是化学反应与蒸馏相耦合的化工过程。反应精馏工艺与传统生产工艺相比，具有选择性高、转化率高、生产能力高、产品纯度高、投资少、操作费用低、能耗低等特点，因而反应精馏技术引起了人们极大的关注。 按照反应中是否使用催化剂可将反应精馏分为催化反应精馏过程和无催化剂的反应精馏过程，催化反应精馏过程按所用催化刑的相态又可分为均相催化反应精馏和非均相催化精馏过程，非均相催化精馏过程即为通常所讲的催化精馏(CD，catalytic distillatlon)[2]。;; 催化精馏实验装置图 1电热碗； 2塔釜； 3温度计； 4进料口； 5填料； 6 温度计； 7时间继电器；8电磁铁；9冷凝器； 10回流摆体； 11计量杯；12数滴滴球 13产品槽； 14计量泵；15塔釜出料口 16釜液贮瓶 ;表1 应用催化精馏工艺的化学反应[3] ;（2）催化反应过程进展;（2）催化反应过程进展;（2）催化反应过程进展; 未来两年内，二甲醚有望作为新型的清洁能源，以其价格和环保优势，成为油价高居不下时主要的石油替代品。二甲醚更有希望进入民用领域，充分缓解我国供气不足的局面，并为我国的碧水蓝天提供更多保障。 　　与会专家认为，随着国际原油和液化石油气价格的持续走高，二甲醚具备清洁无污染、易于制造的特性，将有望成为一种全新的替代能源，在国内实现普及。国内清洁能源企业将全力推动二甲醚产业的快速发展。 　　近年来，油价居高不下和环境污染加重两大因素决定了新的替代型能源的出现已经是必然趋势。2007年，纽约原油期价率先突破每桶100美元，在能源消费结构不改变的情况下，高油价的困境将无从改变。能源消费市场的这种状况，为二甲醚在中国市场的发展提供了广阔的空间。作为液化石油气的掺混和替代产品，二甲醚因其价格优势和运输灵活性而日益受到液化石油气行业的青睐，未来将会成为我国的重要石油替代品。 　　据了解，二甲醚作为一种替代型能源的广泛应用，将充分缓解由于石化行业发展引发的环保问题。作为一种重要