6 過程強化與設備微型化

綠色過程工程

GreenProcessEngineering

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緒論綠色過程工程與可持續(xù)發(fā)展

綠色過程工程基礎過程工程綠色化模式

過程工程生態(tài)學過程強化與設備微型化

過程系統工程

16過程強化與設備微型化傳統化工企業(yè)的形象是高聳塔群連綿不斷、刺耳噪音晝夜延展、難聞氣味迎面撲鼻、粉塵液滴四處亂濺。提高自動化程度后的新型石油化工企業(yè)有很大改變，但仍未根本改觀。從化工建設投資來看，用于大型設備、土建工程和管網設施的資金，一般占總投資的80%左右，如果設備微型化，流程密集化，生產過程精細化，就能重組化工生產。

26過程強化與設備微型化1995年召開的第一次化工過程強化國際會議上,C.Ramshaw首先提出化工過程強化是指在生產能力不變的情況下，能夠顯著減小化工廠體積的措施。A.I.Stankiewicz和J.A.Moulign則認為，給定設備的體積減小2倍以上、每噸產品能耗降低、廢物或副產物大量減少都可以看作是過程強化。36過程強化與設備微型化化工過程強化是指在生產和加工過程中運用新技術和新設備，極大地減小設備體積或者極大地增大設備生產能力，顯著地提高能量效率，大量地減少廢物排放。一句話，高效、節(jié)能、清潔、可持續(xù)發(fā)展的新技術都是過程強化。46過程強化與設備微型化6.1過程強化設備6.2過程強化技術6.3過程強化實例6.4設備微型化56過程強化與設備微型化6.1過程強化設備6.2過程強化技術6.3過程強化實例6.4設備微型化66過程強化與設備微型化6.1過程強化設備6.1.1構件催化反應器6.1.2超重力反應器6.1.3串式化學反應器6.1.4提升管-下行床耦合反應器6.1.5光催化反應器6.1.6膜反應器6.1.7色譜反應器6.1.8熱交換器式反應器6.1.9噴霧流化床造粒器76.1過程強化設備6.1.1構件催化反應器6.1.2超重力反應器6.1.3串式化學反應器6.1.4提升管-下行床耦合反應器6.1.5光催化反應器6.1.6膜反應器6.1.7色譜反應器6.1.8熱交換器式反應器6.1.9噴霧流化床造粒器86.1過程強化設備6.1.1構件催化反應器構件催化反應器是指采用在反應器尺寸規(guī)模上具有規(guī)則結構的催化劑的反應器。固定床催化反應器中，固體催化劑是以顆粒的形式隨機堆積在反應器內。構件催化反應器可以分為整塊蜂窩構件催化反應器、膜構件催化反應器和規(guī)整構件催化反應器三類。

96.1過程強化設備6.1.1構件催化反應器整塊蜂窩構件催化反應器是采用整塊蜂窩構件催化劑的反應器。整塊蜂窩構件催化劑具有許多相互隔離的、平行的直孔，與蜂窩的結構類似，起催化作用的物質均勻地分布在孔道的內表面。整塊蜂窩構件催化反應器與固定床催化反應器相比，流動阻力小，反應速度快，氣體和液體在整個反應器內分布均勻，不會產生局部過熱等問題。使用整塊蜂窩構件催化反應器可以使設備體積大大減小。

106.1過程強化設備6.1.1構件催化反應器整塊蜂窩構件催化反應器被用作汽車尾氣、火力發(fā)電廠尾氣和工業(yè)排放廢氣的凈化器。因為不論是汽車尾氣、火力發(fā)電廠尾氣，還是工業(yè)廢氣，它們的排放壓力一般都比較低，只有使用流動阻力很小的設備，才能在凈化尾氣的同時，不增加燃料和動力的消耗，在經濟上具有競爭力。并且，火力發(fā)電廠尾氣中一般含有固體粉塵，使用其他凈化設備容易引起堵塞，增加維護費用。116.1過程強化設備6.1.1構件催化反應器膜構件催化反應器是采用膜構件催化劑的反應器。如果整塊蜂窩構件催化劑的孔道壁上具有許多微小的孔道，允許一種或幾種反應物料穿過孔道壁，則它被稱為膜構件催化劑。這種允許一種或幾種物質穿過的特性，稱為膜構件的透過選擇性。膜構件催化反應器的特點是利用膜構件的透過選擇性，在一個反應器內同時實現化學反應和分離操作，這就是反應-分離耦合。

126.1過程強化設備6.1.1構件催化反應器也可以利用膜構件的這一特性，在一個反應器中膜的兩側同時進行吸熱和放熱反應，用放熱反應放出熱量供給吸熱反應，同時將一個反應的產物作為另一個反應的反應物，這就是反應-反應耦合。膜構件催化反應器的最初應用是海水脫鹽生產淡水。逐步擴展到生物技術、環(huán)境保護、天然氣和石油的開采與加工、化工生產等領域。膜構件催化反應器主要缺點是造價高、膜的透過量小、容易碎裂等。

136.1過程強化設備6.1.1構件催化反應器規(guī)整構件催化反應器是采用規(guī)整構件催化劑的反應器。將顆粒狀催化劑安排成各種各樣規(guī)則的幾何形狀，就得到規(guī)整構件催化劑。在這類反應器中，催化劑顆粒被規(guī)則地裝填在一個個開有許多孔的籠子內，或者將催化劑裝填成串，然后合并在一起，以方便氣體和液體反應物與催化劑接觸。146.1過程強化設備6.1.1構件催化反應器規(guī)整構件催化反應器具有比傳統固定床小得多的流動阻力，又具有很好的熱量和物質交換能力，可以克服整塊蜂窩構件催化反應器取熱不便的缺點。但是，由于氣體在籠子內部移動比較慢，這類反應器比較適合反應速度比較慢的反應。目前，籠式規(guī)整構件催化反應器己經成功地應用于重油餾分加氫脫除硫化物和氨化物的工業(yè)生產中。串式規(guī)整構件催化反應器則在醚化和酯化反應中獲得了工業(yè)應用。

156.1過程強化設備6.1.1構件催化反應器6.1.2超重力反應器6.1.3串式化學反應器6.1.4提升管-下行床耦合反應器6.1.5光催化反應器6.1.6膜反應器6.1.7色譜反應器6.1.8熱交換器式反應器6.1.9噴霧流化床造粒器166.1過程強化設備6.1.1構件催化反應器6.1.2超重力反應器

6.1.3串式化學反應器6.1.4提升管-下行床耦合反應器6.1.5光催化反應器6.1.6膜反應器6.1.7色譜反應器6.1.8熱交換器式反應器6.1.9噴霧流化床造粒器176.1過程強化設備6.1.2超重力反應器

超重力反應器是利用旋轉產生的強大離心力來加快反應速度的設備。在高速旋轉的設備中，由旋轉產生的離心力可高達重力的1000倍以上。在強大離心力驅動下，物料的混合、傳質將得到極大的強化，從而顯著地加快那些受物料混合、傳質速度限制的化學反應。

186.1過程強化設備6.1.2超重力反應器

美國Dow化學公司利用旋轉填充床開發(fā)了一種經濟的、低氯化物含量的次氯酸生產新技術，在氣體進料量降低50%的情況下，還能增加10%的產量。所生產的低氯化物含量次氯酸是一種更好的自來水消毒劑，而采用傳統方法無法獲得這種低氯化物含量的產品。196.1過程強化設備6.1.2超重力反應器

北京化工大學開發(fā)成功超重力反應沉淀法合成納米材料，實現分子尺度上控制化學反應和成核結晶過程，得到粒度分布均勻的納米材料。首條3000t/a15～30nm的碳酸鈣工業(yè)生產線已在廣東廣平化工有限公司、內蒙古蒙西高新技術材料公司建成。納米氫氧化鋁、納米碳酸鋇、納米碳酸鋰、納米碳酸鍶的超重力反應合成技術亦已研究成功。還開發(fā)成功油田水脫氣的旋轉填充床，使原來30m高的真空脫氣塔縮小成直徑約lm的旋轉填充床。

206.1過程強化設備6.1.1構件催化反應器6.1.2超重力反應器6.1.3串式化學反應器6.1.4提升管-下行床耦合反應器6.1.5光催化反應器6.1.6膜反應器6.1.7色譜反應器6.1.8熱交換器式反應器6.1.9噴霧流化床造粒器216.1過程強化設備6.1.3串式化學反應器固定床反應器是化學工業(yè)最常用的反應器之一，然而，對于許多氣-固反應過程，壓降的大小可能成為操作成本的決定性因素，如煙道氣的處理在經濟上可容許的壓降只有1～2kPa，傳統的固定床反應器很難適用，開發(fā)通量大、壓降小的新型固定床反應器勢在必行。226.1過程強化設備6.1.3串式化學反應器串式化學反應器正是這樣一種新型的固定床反應器，其結構如圖6-1所示，與傳統固定床反應器的區(qū)別主要在于催化劑的裝填方式。圖6-1串式化學反應器結構示意圖236.1過程強化設備6.1.1構件催化反應器6.1.2超重力反應器6.1.3串式化學反應器6.1.4提升管-下行床耦合反應器6.1.5光催化反應器6.1.6膜反應器6.1.7色譜反應器6.1.8熱交換器式反應器6.1.9噴霧流化床造粒器246.1過程強化設備6.1.4提升管-下行床耦合反應器清華大學流態(tài)化研究組開發(fā)了提升管-下行床耦合反應器，如圖6-2所示。裝置分為提升管與下行床兩部分，為了實現提升管與下行床的良好過渡，裝置的上段設計成雙套筒結構，套筒的環(huán)隙為提升管，中心管為下行床，環(huán)隙提升管與下行床頂部的連接部分為特殊設計的折返結構，主提升管與下行床內徑均為192mm，為了保證流動的平穩(wěn)性，環(huán)隙提升管部分設計成具有與主提升管、下行床基本相同的橫截面積。256.1過程強化設備6.1.1構件催化反應器6.1.2超重力反應器6.1.3串式化學反應器6.1.4提升管-下行床耦合反應器

6.1.5光催化反應器

6.1.6膜反應器6.1.7色譜反應器6.1.8熱交換器式反應器6.1.9噴霧流化床造粒器266.1過程強化設備6.1.5光催化反應器

對于各種含難降解有機污染物的廢水，尤其是各種工業(yè)廢水，大多采用生化、化學等方法來處理。目前利用TiO2作為光催化劑催化降解有機污染物已逐漸由實驗階段的研究轉向實際應用的研究，但距大規(guī)模工業(yè)化尚遠，如果研制開發(fā)出可連續(xù)使用的高效光催化反應器，對于處理大量的含難降解物廢水必將有廣泛而誘人的前景。

276.1過程強化設備6.1.5光催化反應器

圖6-3固定床光導纖維反應器示意圖286.1過程強化設備6.1.5光催化反應器

圖6-4多重石英管反應器示意圖296.1過程強化設備6.1.1構件催化反應器6.1.2超重力反應器6.1.3串式化學反應器6.1.4提升管-下行床耦合反應器

6.1.5光催化反應器6.1.6膜反應器

6.1.7色譜反應器6.1.8熱交換器式反應器6.1.9噴霧流化床造粒器306.1過程強化設備6.1.6膜反應器

將化學反應與膜分離耦合起來的一種反應設備即膜反應器，是一種新型多功能反應器，主要有兩種類型：一種是產物分離型，一種是反應物分配型。產物分離型膜反應器用于受平衡限制的可逆反應和中間產物為目的產物的連串反應，前者由于產物的不斷分離，打破了平衡的限制，可使反應的單程轉化率大幅度提高，后者因中間產物的及時移走，防止了它的進一步轉化，可大大提高目的產物的收率。

316.1過程強化設備6.1.6膜反應器

反應物分配型膜反應器主要用于受動力學限制的平行反應，如烴類部分氧化反應。烴類部分氧化反應常伴有完全氧化反應，而后者對進料中的氧氣濃度更加敏感,因此維持較低的氧氣分壓可以獲得較高的產品收率。反應物分配型膜反應器的催化劑裝填在內外管間的環(huán)形區(qū)，烴類由環(huán)形區(qū)的頂部加入，氧氣由內管經膜沿徑向進入反應區(qū)，由于氧氣能始終維持較低的局部分壓，故產品選擇性與固定床反應器相比大幅度提高。326.1過程強化設備6.1.1構件催化反應器6.1.2超重力反應器6.1.3串式化學反應器6.1.4提升管-下行床耦合反應器

6.1.5光催化反應器6.1.6膜反應器6.1.7色譜反應器

6.1.8熱交換器式反應器6.1.9噴霧流化床造粒器336.1過程強化設備6.1.7色譜反應器

將化學反應與色譜分離耦合可以構成所謂的色譜反應器。色譜反應器的床層材料可以是催化劑與色譜固定相的混合物，也可以是兼有催化性能和吸附性能的樹脂。由于反應物與產物在吸附劑上的吸附能力不同，在反應的同時，反應產物不斷被分離出來，因而不僅可以得到高純度的產品，而且可以打破化學平衡的限制，使得具有較小平衡轉化率的反應也能獲得較高的轉化率。色譜反應器根據反應器型式和操作方式不同，可以分為固定床色譜反應器、移動床色譜反應器和模擬移動床色譜反應器。346.1過程強化設備6.1.7色譜反應器

在模擬移動床色譜反應器中，Kruglov等對甲烷氧化耦合反應進行了研究，C2收率達55%，而傳統的操作方式，C2收率只能達到20～25%，Kawase等研究了乙酸和苯乙醇的酯化反應，轉化率大于99%，而該反應的平衡轉化率只有63%。由此可見，選擇適當的色譜固定相作為吸附劑，色譜反應器的確能突破平衡的限制，大大提高反應的轉化率和收率。為使色譜反應器早日實現工業(yè)化，當前的首要任務是開發(fā)高吸附量高選擇性的吸附劑。

356.1過程強化設備6.1.1構件催化反應器6.1.2超重力反應器6.1.3串式化學反應器6.1.4提升管-下行床耦合反應器6.1.5光催化反應器6.1.6膜反應器6.1.7色譜反應器6.1.8熱交換器式反應器6.1.9噴霧流化床造粒器366.1過程強化設備6.1.8熱交換器式反應器熱交換器式反應器是一種結構緊湊的由一疊擴散接合(diffusion-bonded)的薄板構成，這些薄板有用化學蝕刻法制成的流槽。由英國BHRSolutions公司和英國Chart熱交換器公司研制的，試驗在英國Hickson&Welch公司的一家工廠進行。進行的反應是硫醚兩段催化氧化成亞砜中間體，然后轉化成砜。此放熱反應需要兩種液相物質混合，通常是在一攪拌反應器中以半連續(xù)的方式進行的。熱交換器式反應器使此反應可連續(xù)進行，并通過改善混合和傳熱操作縮短在反應器中的滯留時間。首次工業(yè)規(guī)模試驗中己將反應時間由通常的18h縮短到30min，而產率基本上不變。

376.1過程強化設備6.1.1構件催化反應器6.1.2超重力反應器6.1.3串式化學反應器6.1.4提升管-下行床耦合反應器6.1.5光催化反應器6.1.6膜反應器6.1.7色譜反應器6.1.8熱交換器式反應器

6.1.9噴霧流化床造粒器386.1過程強化設備6.1.9噴霧流化床造粒器噴霧流化床造粒是將溶液、懸浮液、熔融液或粘結液噴霧到已經干燥或部分干燥顆粒的流化床床層內，在同一設備內一步完成蒸發(fā)、結晶、干燥或化學反應的造粒過程。與傳統造粒方法相比，流化床造粒不僅具有工藝流程簡單、設備裝置緊湊、投資省、生產強度大等優(yōu)點，而且所得到的產品無灰、無塊，具有良好的流動性能。396.1過程強化設備6.1.9噴霧流化床造粒器近20年來，流化床造粒技術在許多化工產品造粒過程中得到廣泛應用。荷蘭NSM公司和日本TEC公司早在20世紀80年代初就開發(fā)成功了大型尿素流化床造粒裝置；英國NIRO公司也已將流化床造粒技術用于氯化鈣、硫酸鋅等化工產品的造粒過程中。

406.1過程強化設備

6.1.9噴霧流化床造粒器天津大學開發(fā)成功帶導流筒的噴動流化床造粒器。實驗流程如圖6-5所示。來自鼓風機的氣體通過加熱電爐加熱后進入流化床下部的氣體分布室。流化氣流速利用熱球風速儀測量。物料在熔料罐中經過電爐加熱溶化后，由料泵經金屬轉子流量計，由安裝在流化床底部的雙流體噴嘴噴入床層中。

1-鼓風機；2-壓縮機；3-閥門；4-玻璃轉子流量計；5-電熱風爐；6-盤管加熱器；7-熔料罐；8-進料料倉；9-星形閥；10-流化床造粒器；11-金屬轉子流量計；12-料泵；13-振動出料機圖6-5噴霧流化床造粒實驗裝置流程圖416.1過程強化設備6.1.1構件催化反應器6.1.2超重力反應器6.1.3串式化學反應器6.1.4提升管-下行床耦合反應器6.1.5光催化反應器6.1.6膜反應器6.1.7色譜反應器6.1.8熱交換器式反應器

6.1.9噴霧流化床造粒器426過程強化與設備微型化6.1過程強化設備6.2過程強化技術6.3過程強化實例6.4設備微型化436過程強化與設備微型化6.1過程強化設備6.2過程強化技術6.3過程強化實例6.4設備微型化446過程強化與設備微型化6.2.1脈動燃燒干燥技術

6.2.2撞擊流技術6.2.3強化傳熱技術6.2.4以強化傳質為目標的耦合分離技術6.2.5以提高選擇性為目標的生物分離技術6.2過程強化技術456過程強化與設備微型化6.2.1脈動燃燒干燥技術

脈動燃燒干燥技術是利用脈動燃燒產生的具有強振蕩特性的高溫尾氣流對物料進行干燥。在強振蕩流場(振蕩頻率在50-300Hz之間)的作用下，物料表面與干燥介質間的速度、溫度及濕分濃度邊界層的厚度均大大降低，從而強化了物料與氣流之間的熱量和質量傳遞過程，特別是液體物料在該強振蕩流場的作用下被沖擊、破碎成極小的液滴，大大提高了其表面積，再輔以高溫(氣流溫度一般在700-1200℃之間)在極短的時間內即可完成物料的干燥過程。6.2過程強化技術466過程強化與設備微型化6.2.1脈動燃燒干燥技術

實驗表明，對咖啡、工業(yè)廢液等物料的干燥，在0.01s之內即可將其干燥為粉狀產品。由于干燥時間極短，物料的溫度一般不超過50℃。良好的傳熱、傳質特性帶來了極高的蒸發(fā)效率，與理想蒸發(fā)能力2.674kJ/kgH2O比較，脈動燃燒干燥過程的蒸發(fā)能力最多達2900kJ/kgH2O(一般干燥器該值在5000～10000kJ/kgH2O之間)。

6.2過程強化技術476過程強化與設備微型化6.2.1脈動燃燒干燥技術

與傳統的干燥系統比較，脈動燃燒干燥具有下述優(yōu)點：干燥速率可提高2～3倍；熱量及質量傳遞速率可提高2～5倍；熱效率提高可達40%；污染排放水平可降低10%，特別是NOx的排放可降至1%；除去單位水分的空氣耗量可降至30～40%；物料在干燥器內停留時間短，溫度低，有利于產品質量的保護；較低的投資及操作成本；干燥器的體積小。

6.2過程強化技術486過程強化與設備微型化6.2.1脈動燃燒干燥技術6.2.2撞擊流技術6.2.3強化傳熱技術6.2.4以強化傳質為目標的耦合分離技術6.2.5以提高選擇性為目標的生物分離技術6.2過程強化技術496過程強化與設備微型化6.2.2撞擊流技術撞擊流(ImpingingStreams,IS)的概念由Elperin首先提出，但其應用可追溯到20世紀50年代初開發(fā)的Koppers-Totzek粉煤氣化爐。以氣-固兩相體系為例，撞擊流的基本原理如圖6-8所示。兩股兩相流相向高速(≥20m/s)流動撞擊，在兩加速管之間造成一個高度湍動的撞擊區(qū)。

6.2過程強化技術506過程強化與設備微型化6.2.2撞擊流技術6.2過程強化技術圖6-8撞擊流原理圖圖6-9噴頭結構示意圖516過程強化與設備微型化6.2.1脈動燃燒干燥技術6.2.2撞擊流技術6.2.3強化傳熱技術6.2.4以強化傳質為目標的耦合分離技術6.2.5以提高選擇性為目標的生物分離技術6.2過程強化技術526過程強化與設備微型化6.2.3強化傳熱技術強化傳熱技術是指能顯著改善傳熱性能的節(jié)能新技術，其主要內容是采用強化傳熱元件，改進換熱器結構，提高傳熱效率，使設備投資和運行費用最低，達到生產過程最優(yōu)化。早在18世紀初就提出讓風吹過物體表面強化對流傳熱。但該技術真正引起人們重視是在20世紀60年代后，由于生產和社會發(fā)展的需要，強化傳熱技術得到了廣泛的發(fā)展和應用。

6.2過程強化技術536過程強化與設備微型化6.2.3強化傳熱技術在熱電廠中，如果將鍋爐也作為換熱設備，則換熱器的投資約占整個電廠投資的70%左右；在一般石油化工企業(yè)中，換熱器的投資要占全部投資的40～50%；在現代石油化工企業(yè)中也要占30～40%。在制冷機中蒸發(fā)器的質量要占總質量的30～40%，其動力消耗約占總值的20～30%。6.2過程強化技術546過程強化與設備微型化6.2.1脈動燃燒干燥技術6.2.2撞擊流技術6.2.3強化傳熱技術6.2.4以強化傳質為目標的耦合分離技術6.2.5以提高選擇性為目標的生物分離技術6.2過程強化技術556過程強化與設備微型化6.2.4以強化傳質為目標的耦合分離技術6.2.4.1制備型電動色譜技術電場與色譜技術耦合6.2.4.2膨脹床色譜技術

6.2.4.3連續(xù)床色譜技術6.2.4.4灌注色譜技術6.2.4.5旋轉填充床技術6.2過程強化技術566過程強化與設備微型化6.2.1脈動燃燒干燥技術6.2.2撞擊流技術6.2.3強化傳熱技術6.2.4以強化傳質為目標的耦合分離技術6.2.5以提高選擇性為目標的生物分離技術6.2過程強化技術576過程強化與設備微型化6.2.5以提高選擇性為目標的生物分離技術6.2.5.1親和萃取技術6.2.5.2親和膜分離技術6.2.5.3置換色譜技術6.2.5.4非水介質電泳技術

6.2過程強化技術586過程強化與設備微型化6.1過程強化設備6.2過程強化技術6.3過程強化實例6.4設備微型化596過程強化與設備微型化6.3.1靜態(tài)混合反應器進行硝化反應6.3.2懸浮床催化蒸餾合成異丙苯6.3過程強化實例606過程強化與設備微型化6.3.1靜態(tài)混合反應器進行硝化反應

6.3.2懸浮床催化蒸餾合成異丙苯6.3過程強化實例616.3過程強化實例6.3.1靜態(tài)混合反應器進行硝化反應

有機物的硝化反應進行得非?？?，反應過程中釋放出大量的熱量。如果反應過程中放出的熱量不能及時散發(fā)，就會引起爆炸。傳統的硝化反應是在帶冷卻夾套或盤管的攪拌反應罐中進行的。

626.3過程強化實例6.3.1靜態(tài)混合反應器進行硝化反應

由于夾套或盤管的換熱面積小，單位時間內能夠移走的熱量有限，為了及時移走反應過程中產生的熱量，以免反應過程失去控制，需要控制反應物料的加入速度。因此，硝化反應往往需要很長時間，反應罐的體積也非常巨大。636.3過程強化實例6.3.1靜態(tài)混合反應器進行硝化反應

如一個年產15t硝基化合物的反應器體積達13m3，每次硝化反應的時間長達18h以上。而如果采用一種被稱為“靜態(tài)混合反應器”的新型硝化反應器，反應器的體積將減小到0.2L，為帶夾套的攪拌反應器體積的1/65000；硝化反應時間縮短為0.25s，為原來的1/259200；而年生產能力卻為原來的3.3倍，投資不到原來的40%，由此帶來的經濟效益是顯而易見的。同時，由于硝化反應的時間短，基本上消除了副產物的生成，減少了環(huán)境污染。

646過程強化與設備微型化6.3.1靜態(tài)混合反應器進行硝化反應6.3.2懸浮床催化蒸餾合成異丙苯

6.3過程強化實例656過程強化與設備微型化6.3.2懸浮床催化蒸餾合成異丙苯

催化蒸餾是催化反應過程和蒸餾分離過程的耦合。通常是通過在蒸餾塔的精餾段和提餾段之間增設一反應段實現。在普通的催化蒸餾過程中如圖6-12(a)，是將催化劑制成“催化劑構件”后以一定的方式固定在反應段中。這種固定床形式的催化蒸餾技術在MTBE等醚類的生產中獲得了應用，但在難于將催化劑制成“催化劑構件”或者當催化劑的壽命較短時就難于應用。同時，“催化劑構件”內的傳質問題相當嚴重。

6.3過程強化實例666過程強化與設備微型化6.3.2懸浮床催化蒸餾合成異丙苯

為了克服普通催化蒸餾存在的缺陷，溫朗友等將懸浮床催化反應與蒸餾分離過程耦合而成的懸浮床催化蒸餾(SuspensionCatalyticDistillation，SCD)如圖6-8(b)進行了實驗探索。

6.3過程強化實例（a）催化蒸餾（b）懸浮床催化蒸餾圖6-12催化蒸餾和懸浮床催化蒸餾示意圖676過程強化與設備微型化6.3.2懸浮床催化蒸餾合成異丙苯

懸浮床催化蒸餾是一種嶄新的催化蒸餾技術，通過丙烯與苯烷基化合成異丙苯的實驗表明只要選擇合適的催化劑，這一過程能夠長期穩(wěn)定運轉；懸浮床催化蒸餾合成異丙苯適宜的工藝條件為：常壓，反應段溫度80～1OO℃，催化劑濃度0.015～0.02g?mL-1，進料苯丙烯摩爾比1.75～3.在上述條件下，丙烯轉化率接近100%，異丙苯的選擇性>90%，產物經普通蒸餾就可得到純度>99.9%,雜質正丙苯和C8芳烴含量小于100μg.g-1的異丙苯產品；與普通催化蒸餾（CD）相比，采用負載型雜多酸為催化劑的懸浮床催化蒸餾制異丙苯工藝具有不需制作催化劑元件、不需停車更換催化劑、催化劑效率高、反應條件緩和、產品純度高及雜質低等優(yōu)點

6.3過程強化實例686過程強化與設備微型化6.1過程強化設備6.2過程強化技術6.3過程強化實例6.4設備微型化696過程強化與設備微型化微化學工程包括微型構造的傳質、傳熱、混合、分離、反應設備等微型單元操作設備，微型傳感技術以及利用微型構造設