作品回顾|高效反应与分离技术创新

前期内容退役小编已为大家总结了往届作品中关于控制、安全以及环保技术，这期我们与大家一起回顾一下高效反应与分离技术。

小编梳理了一些往届作品中相关创新点，废话不多说，让我们一起来看看吧！

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反应精馏

反应精馏是一种将反应过程和精馏过程结合在一起的新型技术，是在同一个蒸馏塔内进行的耦合过程。与传统的反应、分离分别进行的方法相比，它具有投资少、流程简单、节能、产品收率高等优点，可以替代某些传统工艺过程如醚化、芳烃烷基化、加氢、酯化等反应。该工艺曾多次出现在往年作品中。例如2017年天大--硫离团队作品中的HI反应精馏即为均相反应精馏的典型例子，提高了反应的转化率的也大大减少了能耗。

再比如2016年宁波工程学院--甬碳调团队采用了非均相催化反应精馏（通常所称的催化精馏），即将催化剂填充于精馏塔中，它既起加速反应的催化作用，又作为填料起分离作用，具有提高主产物的选择性和原料的转化率、延长催化剂寿命等优点。

如果想进一步做出新意，这里给大家提供几个思路：（1）可以关注一些新型的催化分离内构件，例如采用负载催化剂的结构化规整填料；（2）进一步将反应精馏与其他过程耦合，例如2018年天大——新时代·新烯望团队就采用了反应精馏塔附加中间再沸器与热泵集成技术，或者也可引入第二能量场，如磁场、电场、微波场进行过程强化。（3）反应精馏技术的控制是一大难点，因此可着重关注合适的控制策略。

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变压吸附（PSA）

变压吸附作为一种新型的混合气体分离技术，相比于传统的气体分离技术（如深冷分离、化学吸收）具有很多方面的优势。首先，变压吸附装置的能耗较低，自动化程度高（一般是通过一套程控阀来控制）；其次，变压吸附的操作条件温和，操作温度接近常温，一般≤40℃，操作压力≤2.5MPa，对设备耐高温、高压、耐腐蚀的要求较低；最后，相比化学吸收需要大量的吸收剂而言，变压吸附的吸附剂消耗较少，吸附剂再生成本较低。

例如2016年中国矿业大学（北京）——Signal团队采用变压吸附工艺回收丙烷丙烯气体：

2016年天大——筑梦天一团队采用变压吸附技术对氢气进行提纯，工序采用“5-1-2”PSA操作方式，即装置由五个吸附塔组成，其中一个吸附塔始终处于进料吸附状态，其工艺过程由吸附、两次均压降压、顺放、逆放、冲洗、两次均压升压和产品最终升压等步骤组成。

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渗透汽化

渗透汽化（简称PV）是一种新型的膜分离过程，被认为是分离近沸、恒沸混合物的有效手段。该技术具有分离系数高、操作简单和易于实施等优点，因而己经发展成为一种具有经济竞争力的实用分离工艺。

例如2012年华东理工——Melody团队即采用了反应精馏与渗透汽化复合的ETBE生产工艺，克服热力学阻碍进行反应，克服共沸物瓶颈完成分离

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膜分离技术

膜是具有选择性分离功能的材料。利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离，它可在常温下进行，有效成分损失少，可适用于热敏性物质，例如2018年川大——猎梦团队即采用膜分离技术，从异丁烯氧化工段中的异丁烯选择性氧化反应器流出物经冷却干燥后的气体中分离出MAL。

2016年浙工大——Onepiece团队采用了氢气膜分离技术，采用聚酰亚胺非对称中空纤维薄膜管束，装于高压钢壳中。分离器立式安装，其中约有数万根纤维管，一端堵死，另一端装于环氧树脂管板上。原料气自下部进入，与纤维管中渗透气逆流，自器顶排出。渗透气氢气渗透入纤维管中后从下部引出。

此外，膜反应器也是一种新型的反应与分离集成技术，它是在一个步骤中整合了反应和产物分离操作，可打破热力学平衡限制，提高转化率和产率，可被用于将化石燃料转化为合成气，氢气或高级烃。

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压缩液化

2016年浙工大——Onepiece采用新型一体化压缩除碳工艺直接将二氧化碳以液态形式分离出来，与其它二氧化碳分离方法相比，节省了二氧化碳压缩液化过程中大量的压缩功。另外该工艺可实现大规模操作，尤其适用于从轻组分中回收浓度较大的二氧化碳，运行过程不需化学试剂，且通过流股间换热的方式，降低了制冷能耗，运行费用较低且对环境无二次污染。

而在2015年川大——ACE团队的作品中，他们采用了一种新型的CO2分离液化提纯一体系统——两段压缩制冷技术对 CO2进行分离，该系统由两个子组成：低温相变分离和精馏提纯子系统。低温相变分离子系统基于改进的CO2低温冷能分离法，提出通过增加混合压力来提高CO2相变温度，并采用多段分离、多段压缩的方式确保一定的分离率。精馏提纯子系统为连续的高压近常温条件下的低温精馏流程。

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多效蒸发

多效蒸发是将前效的二次蒸汽作为下一效加热蒸汽的串联蒸发操作。工业上必须对操作费和设备费作出权衡，以决定最合理的效数。最常用的为2～3效，最多为6效。例如2015年浙工大开拓者团队采用三效蒸发技术浓酸乙二醇溶液。2015年矿大（北京）Signal团队比较了三效与四效蒸发技术处理大量含有腈类化合物的丙烯腈工艺废水，采用阶级降低操作压力，蒸汽多效加热利用，实现了污水处理的节能与环保。

除了上述工艺，还有变压精馏、热泵精馏、热耦精馏、共沸精馏、萃取精馏、分离序列设计等等亮点，在此就不一一介绍了，大家可以在菜单栏的“往期回顾”—“往期推送”中找到我们之前的推送。

以上是对一些优秀作品在关于设备创新方面的罗列总结，希望可以给各队伍一些灵感启发！

特别感谢：以上总结采用了上述高校队伍的作品内容，在此对上述高校及队伍表示最衷心的感谢。

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编辑排版：青楠