綠色催化反應(yīng)精餾新工藝生產(chǎn)醋酸丁酯子課題

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1、結(jié)題報(bào)告板式反應(yīng)蒸餾塔內(nèi)催化劑的裝填與性能測(cè)試綠色催化反應(yīng)精餾新工藝生產(chǎn)醋酸丁酯子課題—板式反應(yīng)蒸餾塔內(nèi)催化劑的裝填技術(shù)與性能測(cè)試案例摘要項(xiàng)目組兩名成員均為化學(xué)化工學(xué)院大四學(xué)生,負(fù)責(zé)人雍學(xué)鋒專業(yè)為化學(xué),成員宋萬(wàn)通為應(yīng)用化學(xué)專業(yè),導(dǎo)師吳有庭教授時(shí)任應(yīng)用化學(xué)系副主任,研究領(lǐng)域?yàn)榫G色化學(xué)過(guò)程及工藝。催化反應(yīng)精餾是二十世紀(jì)初提出的一種新型化工生產(chǎn)技術(shù),它將催化反應(yīng)和精餾分離耦合在一起,在降低設(shè)備和操作成本、提高原料轉(zhuǎn)化率、節(jié)約能耗等方面有著突出的優(yōu)勢(shì)。國(guó)外已經(jīng)有少數(shù)產(chǎn)家實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),而國(guó)內(nèi)尚處于研究的起步階段。催化劑在塔內(nèi)的裝填方式是該領(lǐng)域涉及的三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一,相比其它兩項(xiàng)技術(shù)難題

2、,它是相對(duì)容易通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考察和驗(yàn)證的。我們的目的在于開(kāi)發(fā)一種新型的催化劑在塔板上的填裝方式,并且通過(guò)建造模擬塔器,對(duì)這種裝填方案進(jìn)行綜合性能的考察和評(píng)價(jià)。通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施,我們得到了系統(tǒng)的科研訓(xùn)練,體會(huì)到了科研過(guò)程的苦與樂(lè),團(tuán)隊(duì)合作精神和個(gè)人能力都得到了提升,并且取到了一定的成果,已申請(qǐng)發(fā)明專利一項(xiàng)。案例正文一.項(xiàng)目選題的背景催化反應(yīng)精餾是一個(gè)全新的領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)在塔內(nèi)件的開(kāi)發(fā)很少見(jiàn)著報(bào)道,構(gòu)建中小型模擬塔進(jìn)行性能測(cè)試更是少之又少。選擇這個(gè)題目,難度在我們的能力范圍之內(nèi),而且自由發(fā)揮的空間很大,創(chuàng)新的空間很大,容易做出新的成果來(lái)。同時(shí),導(dǎo)師和我們同期的一個(gè)項(xiàng)目就是利用該技術(shù)對(duì)醋酸丁酯

3、的生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn),有大的項(xiàng)目組的依托,我們?cè)诩夹g(shù)、設(shè)備、資源等方面可以得到有力的支持;雖然我們的項(xiàng)目稱之為子項(xiàng)目,但導(dǎo)師課題組有他們自己的方案,我們的進(jìn)展不會(huì)影響到大課題組,我們可以保持自身的獨(dú)立性。從大一開(kāi)始,我們就對(duì)導(dǎo)師從事的研究領(lǐng)域很感興趣,加入了他的興趣班學(xué)習(xí),大三時(shí)一起又加入他的實(shí)驗(yàn)室,協(xié)助研究生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。我雖然是化學(xué)專業(yè),但化工系的課程我都以選修或自學(xué)的方式學(xué)習(xí)過(guò);實(shí)施該項(xiàng)目所涉及的性能測(cè)試,我們?cè)诨せA(chǔ)實(shí)驗(yàn)中都進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的訓(xùn)練;項(xiàng)目成員宋萬(wàn)通本身是化工系學(xué)生,在知識(shí)和實(shí)踐方面都很扎實(shí),并具有工廠實(shí)習(xí)的經(jīng)歷。二.項(xiàng)目成員的組成、特長(zhǎng)、分工及成員間相互協(xié)調(diào)配合的情況

4、,導(dǎo)師指導(dǎo)情況項(xiàng)目組有兩名成員構(gòu)成,負(fù)責(zé)人雍學(xué)鋒,專業(yè)化學(xué),對(duì)化學(xué)工程有著強(qiáng)烈的興趣,有志于將化學(xué)的研究成果和化工生產(chǎn)聯(lián)系起來(lái),有著扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和較強(qiáng)的動(dòng)手能力。成員宋萬(wàn)通,專業(yè)化工,熱愛(ài)研究工作,成績(jī)優(yōu)秀,基礎(chǔ)扎實(shí),做事踏實(shí)謹(jǐn)慎,嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)微。我和宋萬(wàn)通是大學(xué)四年的舍友,相互之間非常了解,有著共同的志向和興趣愛(ài)好,相互配合非常默契。在設(shè)計(jì)催化劑裝填方案時(shí),我們相互討論,既有個(gè)人單獨(dú)的想法,又有大家共同討論的結(jié)果。在搭建模擬塔器進(jìn)行性能測(cè)試時(shí),我們共同查閱專業(yè)書(shū)籍,設(shè)計(jì)了塔的結(jié)構(gòu)。相關(guān)器材的采購(gòu)及加工,我們結(jié)合各自的時(shí)間,積極承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任。下面,塔器的調(diào)試及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集由我

5、們共同進(jìn)行。最后,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析評(píng)價(jià)主要由宋萬(wàn)通負(fù)責(zé)。5南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院04級(jí)結(jié)題報(bào)告板式反應(yīng)蒸餾塔內(nèi)催化劑的裝填與性能測(cè)試我們將討論的結(jié)果匯報(bào)給導(dǎo)師,聽(tīng)取導(dǎo)師的意見(jiàn)和建議,做出修改;在實(shí)驗(yàn)階段,我們定期向?qū)焻R報(bào)實(shí)驗(yàn)進(jìn)度和遇到的困難及問(wèn)題,導(dǎo)師會(huì)幫助我們解決困難,并督促我們抓緊時(shí)間,并對(duì)下一階段的工作提出要求。申請(qǐng)專利、塔的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理方面,導(dǎo)師都給予了我們很多指導(dǎo)。另外我們充分利用了院里的師資資源,很多實(shí)際的問(wèn)題請(qǐng)教了經(jīng)驗(yàn)更為豐富的一些老師。三.項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)與特色催化反應(yīng)精餾技術(shù)涉及三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù):催化劑填料及裝填方式,催化反應(yīng)精餾塔器裝備,針對(duì)具體體系的過(guò)程集成工藝等方

6、面的研究開(kāi)發(fā)。催化劑在塔板上的裝填方式之所以關(guān)鍵,一方面它影響到塔板的分離效率,另一方面還影響到對(duì)反應(yīng)的催化效率;如果裝填得當(dāng),將會(huì)同時(shí)實(shí)現(xiàn)高的催化效率和高的分離效率,反之,既降低了塔板的分離效率,又不能充分發(fā)揮催化劑的催化性能,違背了反應(yīng)精餾力求反應(yīng)分離同時(shí)實(shí)現(xiàn)的初衷,所以催化劑如何裝填有著決定性的作用。我們開(kāi)發(fā)的催化劑裝填技術(shù),兼顧了以下三個(gè)方面的要求:①足夠的用于氣液兩相流動(dòng)的通道;②良好的傳質(zhì)性能,反應(yīng)物可以傳遞到催化劑內(nèi)部的活性中心進(jìn)行反應(yīng),同時(shí)產(chǎn)物可以從中傳遞出來(lái);③便于制作加工,便于催化劑的裝填和更換。它既解決了反應(yīng)精餾中的傳質(zhì)和催化劑效率問(wèn)題,又提高了板式塔的精餾

7、效率,維護(hù)方便,并且未引進(jìn)過(guò)高的塔板壓降,可以達(dá)到理想的使用效果。同時(shí),針對(duì)具體的反應(yīng)體系,只需更換催化劑種類,具有很強(qiáng)的通用性。在性能測(cè)試及分析評(píng)價(jià)后,我們發(fā)現(xiàn)我們的設(shè)計(jì)達(dá)到了我們的預(yù)期目標(biāo),較好地改善了塔內(nèi)的流動(dòng)狀況,并且未引入較高的壓降。正因?yàn)槿绱耍哂写笠?guī)模的工業(yè)化應(yīng)用的潛力,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域,特別是在板式塔上規(guī)整地分布和裝填固體催化劑的技術(shù)方面的空缺。四.項(xiàng)目實(shí)施的進(jìn)展情況及取得的創(chuàng)新成果項(xiàng)目的實(shí)施具體可以分為以下階段:第一階段:催化劑填裝組件的設(shè)計(jì);第二階段:專利

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