醋酸正丁酯反应精馏生产工艺的模拟研究.docx

2016届毕业（设计）论文题 目 醋酸正丁酯反应精馏生产工艺的模拟研究专业班级 学 号 学生姓名 学 院 指导教师 指导教师职称 完成日期：2016 年 5 月醋酸正丁酯反应精馏生产工艺的模拟研究Simulation of n-butyl acetate production process of reactive distillation学生姓名 指导教师 摘 要传统的以浓硫酸为催化剂生产醋酸正丁酯的工艺存在选择性差，转化率低，副产物多，产品质量差，后处理复杂，设备操作投资高，污染环境等缺点。反应精馏具有选择性高、转化率高、生产能力高、产品纯度高、投资少、操作费用低和低能耗等特点。用Aspen Plus对反应精馏法生产醋酸正丁酯的工艺进行模拟研究，用强酸性阳离子交换树脂作为催化剂，反应和精馏操作在反应精馏塔中同时进行，相互促进。由于醋酸物系为强非理想物系，且气相中存在醋酸分子间的缔合作用，热力学性质采用NRTL-HOC方程。并考察了塔板数、进料板位置、醇用量对反应精馏过程的影响，进而优化并得出适宜的操作条件：塔板数为32块，醋酸的进料位置为第8块板，正丁醇的进料位置为第20块板，醋酸与正丁醇的进料摩尔比为1：1.026。关键词：醋酸正丁酯；反应精馏；模拟；优化AbstractPlease contact the author! ………………………………^^……Keywords：n-butyl acetate；reactive distillation；simulation；optimization目 录文献综述醋酸正丁酯的性质及应用醋酸正丁酯，又名乙酸正丁酯，英文名butyl acetate，为无色透明、具有水果香味的易燃液体，是一种优良的有机溶剂和脱水剂，可与醇、酮、酯以及大多数常用的有机溶剂互溶。天然的醋酸正丁酯主要存在于苹果、葡萄、樱桃、香蕉等植物中，香味比乙酸戊酯略小，易挥发，难溶于水，能溶解树胶、松香、油脂莘脑等。醋酸丁酯的物化性质见下表。表1.1醋酸正丁酯的物理化学性质物性数值密度0.88熔点-77.9 oC沸点127 oC蒸汽压(20oC)1.33kPa比热容1.91J汽化热(20oC)309.4J/g折射率1.393-1.395闪点22 oC水溶性(20 oC)0.7 g/100 mL 醋酸正丁酯的蒸汽可与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧甚至爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。其蒸汽比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源引着回燃。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。醋酸正丁酯对眼及上呼吸道均有强烈的刺激作用，角膜上皮可有空泡形成。高浓度时可有麻醉作用。可引起皮肤干燥。操作场所允许的最高浓度为700mg·m-3，因此操作场所需要保持良好的通风，操作人员要佩戴防毒面具。如溅入眼内应立即用清水进行冲洗，并采用药物治疗。醋酸正丁酯响较小，决定了它在不久的将来需求量有望增长。反应精馏概述反应精馏技术简介反应精馏是将化学反应与精馏相耦合的操作技术，是蒸馏技术中的一个特殊领域。在工业上，反应型反应精馏是利用精表1.2反应精馏应用举例反应精馏的基本要求虽然反应精馏在工业上应用广泛，但是与其他的化工单元操作和新型化工分离方法一样具有局限性，反应精馏技术需要满足一下特点：反应精馏的优点作为一种有发展前途的新型分离技术，反应精馏将在工业上得到广泛的应用。反应精馏过程的主要优点有：醋酸正丁酯的生产工艺直接反应精馏图1.4Aspen Plus简介Aspen Plus。热力学分析热力学模型的选择表2.1Aspen Plus中的主要物性模型图2.1一）图2.2图2.3动力学方程其中：r：反应速率，kmol·(m3·s)-1；T：反应温度，K；：参考温度，K；E：活化能，J·mol-1；R为气体常数，其值为8.314J·(mol·K)-1。正逆反应速率常数和活化能分别为：反应精馏工艺的模拟及优化反应精馏的流程图3.1。反应精馏的模拟反应精馏的模拟结果见下表：表3.1反应精馏塔模拟结果表3.2各物流参数模拟结果反应精馏的模拟优化优化塔图3.2 d优化加图3.3d图3.4。优化）。第4章 结论与建议结论建议参考文献段贵贤. 醋酸丁酯合成催化反应精馏工艺的研究[D]. 天津：河北工业大学，2009史琴. 催化反应精馏合成乙酸正丁酯的技术研究[D]. 北京：北京化工大学，2010王建荣. 反应精馏合成乙酸正丁酯的工艺设计[D]. 兰州：兰州大学，2207李凤. 乙酸正丁酯反应精馏生产工艺的模拟与研究[D]. 上海：华东理工大学，2012陈镭. 反应精馏法合成醋酸丁酯的模拟研究[J]. 广东化工，2014，41（17）：22～23孙宝