隔壁式反應(yīng)精餾塔合成乙酸甲酯的模擬與優(yōu)化.pdf

1、乙酸甲酯是一種重要的溶劑和有機(jī)化工原料，廣泛應(yīng)用于紡織、醫(yī)藥、香料及食品等行業(yè)。在工業(yè)上常用作硝酸纖維素和醋酸纖維素的快干溶劑，作為有機(jī)原料的中間體可以用于合成醋酸、醋酐、醋酸乙烯、丙烯酸甲酯等。乙酸甲酯的生產(chǎn)主要采用傳統(tǒng)酯化法，由于乙酸與甲醇合成乙酸甲酯是典型的可逆反應(yīng)，且乙酸甲酯、甲醇和水形成二元或三元共沸物，所以獲得高純度的乙酸甲酯比較困難。本文在對(duì)該反應(yīng)物系的熱力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)常規(guī)反應(yīng)精餾塔和隔壁式反應(yīng)精餾塔內(nèi)的乙酸甲酯兩種

2、合成過程進(jìn)行了模擬研究，辨析出影響產(chǎn)品收率和能耗的重要因素并得到最佳操作條件。最后，對(duì)兩種合成塔模式的操作費(fèi)用、投資費(fèi)用及控制進(jìn)行了比較分析。
　　論文首先針對(duì)合成乙酸甲酯工藝的四組分形成的高度非理想性物系，選擇考慮乙酸分子的氣相締合作用的NRTL-HOC熱力學(xué)方法，對(duì)該物系中的二元汽液相平衡、共沸物的形成、三元汽-液-液相平衡（剩余曲線）進(jìn)行了分析，所獲數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)一致，可以保證模擬過程的精度。
　　常規(guī)反應(yīng)精餾工藝過程由反

3、應(yīng)精餾塔和甲醇回收塔組成，兩塔均選用平衡級(jí)模型的嚴(yán)格蒸餾模塊對(duì)初始工況進(jìn)行了模擬計(jì)算，然后通過乙酸甲酯產(chǎn)品純度對(duì)塔板數(shù)、回流比、醇酸進(jìn)料位置、反應(yīng)區(qū)位置、醇酸進(jìn)料比的靈敏度分析，確定了最佳操作參數(shù)：反應(yīng)精餾塔理論板為46塊，乙酸與甲醇分別由第6塊和第40塊進(jìn)料，最佳回流比1.8，醇酸摩爾比為1.2。結(jié)果表明：優(yōu)化工況取得了較高節(jié)能效果。但通過塔板液相組成分布的分析表明甲醇在靠近塔釜處存在返混現(xiàn)象，從而增加了甲醇回收的能耗。
　　采

4、用相同的工藝條件，對(duì)隔壁式反應(yīng)精餾塔內(nèi)的乙酸甲酯合成工藝進(jìn)行了模擬計(jì)算，然后通過乙酸甲酯產(chǎn)品純度及再沸器熱負(fù)荷對(duì)氣相分配比、隔板底部位置的靈敏度分析，確定了最佳操作參數(shù):氣相分配比為1，隔板底部位置在第46塊塔板。結(jié)果表明：與常規(guī)反應(yīng)精餾相比，隔壁式反應(yīng)精餾塔工藝過程顯著避免了其返混現(xiàn)象。
　　最后對(duì)兩種工藝流程模擬結(jié)果進(jìn)行比較，隔壁式反應(yīng)精餾塔在相同條件，乙酸甲酯純度基本相同的情況下，其在能耗上節(jié)省15.4％，投資費(fèi)用上有較高的