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共沸-反应精馏隔壁塔制备乙酸乙酯的研究

共沸-反应精馏隔壁塔制备乙酸乙酯的研究

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作者：董立会河北工业大学

学位级别：硕士

在石油、化工的生产过程中,精馏过程所需的能耗巨大,尤其在世界能源日益紧缺的环境下,开发新型精馏技术,降低精馏过程的能量消耗具有重要的社会意义。本文结合共沸精馏与反应精馏隔壁塔构成共沸-反应精馏隔壁塔,以乙酸乙酯的制备为研究... 详细信息

在石油、化工的生产过程中,精馏过程所需的能耗巨大,尤其在世界能源日益紧缺的环境下,开发新型精馏技术,降低精馏过程的能量消耗具有重要的社会意义。本文结合共沸精馏与反应精馏隔壁塔构成共沸-反应精馏隔壁塔,以乙酸乙酯的制备为研究对象,分别提出共沸-反应精馏隔壁塔制备乙酸乙酯和反应精馏隔壁塔联产乙酸乙酯-乙酸正丁酯两个工艺过程。共沸-反应精馏隔壁塔制备乙酸乙酯工艺是利用乙酸正丁酯为夹带剂,与水形成共沸物将水从侧线分离出来,在降低塔顶回流比的同时,增大了中间组分与重组分的相对挥发度。反应精馏隔壁塔联产乙酸乙酯-乙酸正丁酯工艺则是将正丁醇、乙醇作为反应原料与乙酸同时在反应区域进行反应生成乙酸乙酯和乙酸正丁酯,在生成乙酸正丁酯的同时,乙酸正丁酯也可充当共沸剂,将两个酯化反应生成的水带出。本文分别对两种工艺进行了实验与模拟研究,对塔设备的操作性能以及节能原理进行了分析。在自制的小试玻璃塔内,以浓硫酸为催化剂进行共沸-反应精馏制备乙酸乙酯的实验研究,探究了侧线温度与塔顶、侧线的分相规律和侧线温度与侧线水相中乙酸含量的关系;利用Aspen Plus模拟研究了侧线采出比例与侧线水相中乙酸含量的关系,为后续共沸-反应精馏隔壁塔制备乙酸乙酯过程提供基础数据。进行共沸-反应精馏隔壁塔制备乙酸乙酯的实验与模拟研究,实验与模拟结果一致性良好,验证了模型选择的可靠性与模拟过程的准确性。利用Aspen Plus对共沸-反应精馏隔壁塔制备乙酸乙酯进行模拟优化研究,分析了共沸剂用量、液相分配比、塔顶回流比、原料乙酸浓度等因素的影响。对该工艺过程进行了节能分析与经济核算,结果表明:与共沸-反应精馏制备乙酸乙酯相比较,共沸-反应精馏隔壁塔可实现分离多组分混合物、降低中间组分返混程度、降低塔釜能耗的良好效果。对反应精馏隔壁塔联产乙酸乙酯-乙酸正丁酯工艺进行实验与模拟研究,实验与模拟结果一致性良好,验证了模型选择和模拟过程的准确性。提出两种不同的反应精馏隔壁塔结构,分别利用Aspen Plus对两种结构进行联产过程的模拟优化,分析了侧线采出位置、塔顶水相回流比例、液相分配比、汽相分配比等参数的影响。对联产过程进行了节能分析,结果表明:与传统反应精馏塔相比,两种反应精馏隔壁塔结构均可实现分离多组分混合物、降低中间组分返混程度、降低塔釜能耗的良好效果。

关键词：共沸-反应精馏隔壁塔乙酸乙酯乙酸正丁酯联产节能

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