丙酸甲酯水解催化反应精馏工艺的研究

作     者：高永宽 

作者单位：河北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李柏春

授予年度：2017年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：催化精馏 丙酸甲酯 水解 动力学 过程模拟 

摘      要：丙酸作为一种重要的化工产品和有机合成原料,被广泛地应用于饲料、食品、农药和医药以及其他行业。目前,工业上主要利用轻质烃氧化法生产丙酸,该方法过程复杂、投资大、运行成本高。另外,乙酸生产中会副产丙酸,但组成复杂提纯困难。本文采用催化反应精馏技术水解丙酸甲酯的方法制造丙酸。首先在NKC-9为最优催化剂的条件下,利用间歇磁力搅拌釜研究了影响丙酸甲酯水解反应过程的因素,包括搅拌转速、反应温度、催化剂用量、水与丙酸甲酯摩尔比等。通过建立动力学模型,拟合实验测得的动力学数据,得到水解反应的动力学方程:(?)在动力学研究的基础上,利用化工模拟软件对丙酸甲酯水解催化反应精馏过程进行了模拟与优化,得到结果为全塔理论级数26,水从第8级进料,丙酸甲酯从第22级进料,回流比2,进料水酯摩尔比1.3:1。搭建了一套连续催化精馏的小试不锈钢塔,其中反应段装载NKC-9催化剂,精馏段、提馏段装填3×3 mm的θ环316L不锈钢材质填料。在模拟结果的基础上,对进料位置、回流比、进料水酯摩尔比等进行了实验验证,确定水和丙酸甲酯分别从第8块和第22块理论塔板进料,回流比为2,进料水酯摩尔比为1.3:1,丙酸甲酯转化率达到92.58%,塔釜丙酸和水质量分数分别为90.74%和8.51%,同时塔顶组成中甲醇和丙酸甲酯的质量分数分别为84.64%和15.21%。实验结果与模拟结果一致性较好,为后续研究提供数据支持。