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水解法生产甲酸新工艺过程的模拟研究的中期报告

中期报告：水解法生产甲酸新工艺过程的模拟研究

一、前言

甲酸是一种重要的有机酸，广泛应用于染料、医药、农药和橡胶工

业等领域。目前，甲酸的主要生产工艺为合成法和多效蒸发结晶法。合

成法是以一氧化碳和氢气为原料，经过催化反应合成甲酸。而多效蒸发

结晶法则是采用碳酸钠和甲酸的化学反应，得到甲酸钠，经过离子交换

脱盐后再进行结晶得到甲酸。

本项目旨在研究一种新的甲酸生产工艺——水解法，该工艺是将丁

二酸与氢氧化钠在水中反应生成甲酸。该工艺具有简单、省能、环保的

特点。本次报告对该工艺进行了中期模拟研究，并对模拟结果进行了初

步分析和讨论。

二、实验设备和方法

2.1实验设备

本次模拟研究使用的设备和软件如下：

（1）计算机：IntelCorei7-9750HCPU，16GBDDR4内存。

（2）软件：AspenPlus10.1软件。

2.2实验方法

本次模拟研究采用了AspenPlus软件进行模拟。具体步骤如下：

（1）建立流程图：根据水解法反应流程建立流程图，并选择适当的

物理性质模型和热力学模型。

（2）参数设定：设置反应温度、压力、进料比例等参数。

（3）计算：进行计算，并输出模拟结果。

三、模拟结果

3.1流程图

根据水解法反应流程建立的流程图如下：

```

Feed1Feed2

||

VV

MixerWater

||

VV

ReactorHeatExchanger(1)

||

VV

SeparatorHeatExchanger(2)

||

VV

ProductWasteWater

```

其中，Feed1代表丁二酸进料，Feed2代表氢氧化钠进料，Product

代表甲酸产物，WasteWater代表废水。

3.2计算结果

在设定反应条件为1atm、423K的情况下，计算得到的模拟结果如

下：

进料温度：25°C

进料流量：2.0kg/h

进料摩尔比：丁二酸：氢氧化钠=1:2

反应器体积：1.0m³

反应器压力：1atm

反应器温度：423K

反应时间：8.0h

甲酸收率：63.7%

3.3模拟结果分析

根据模拟结果，我们可以发现，在反应器体积和反应时间一定的情

况下，甲酸收率随着进料流量的增加而增加。然而，进料摩尔比的改变

对甲酸收率的影响并不明显。

此外，当反应器体积和反应时间一定的情况下，甲酸收率随着反应

温度的升高而升高，但是反应温度过高（超过423K）会导致甲酸产量的

降低。

最后，应该注意的是，模拟结果仅仅是初步的结果，需要在后续的

实验中进一步验证和完善。

四、结论

本次模拟研究初步探究了水解法生产甲酸的新工艺，采用Aspen

Plus软件对该新工艺进行了模拟。模拟结果表明，在反应器体积和反应

时间一定的情况下，甲酸收率随着进料流量和反应温度的增加而增加。

然而，进料摩尔比的改变对甲酸收率的影响并不明显。最后，需要进一

步进行实验验证和完善，以期能够得到更加准确的结果。