酯交换法制备仲丁醇的催化精馏实验研究及过程模拟

发布时间：2017-06-02 18:20

  本文关键词：酯交换法制备仲丁醇的催化精馏实验研究及过程模拟，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：仲丁醇在工业上应用广泛,常被用作溶剂,易溶于水和苯,与乙醇、乙醚可任意互溶,在工业上也可以作为甲醇的共溶剂,来作为提高汽油辛烷值的组分,它还是增塑剂、选矿剂及除草剂等的生产原料。90%以上的工业仲丁醇都被用作合成工业重要化工品甲乙酮。目前制备仲丁醇的传统方法有间接合成法和直接合成法,但是都存在着能耗高、单程转化率低等缺点,因而亟需探究新的制备仲丁醇的工艺方法。目前工业醋酸仲丁酯是由炼油装置副产的C4资源中的正丁烯组分制备的,廉价易得。本文利用甲醇和醋酸仲丁酯通过酯交换反应精馏的方法制备仲丁醇,同时副产高价值的醋酸甲酯。在间歇搅拌釜式反应器中进行酯交换反应动力学的研究,并利用数据处理软件拟合此反应的反应动力学。在动力学研究的基础上,利用化工模拟软件对反应过程进行模拟计算,分别考查回流比、甲醇和醋酸仲丁酯的进料摩尔比及进料位置对反应精馏分离效果的影响,并对其过程进行了模拟优化。以甲醇和醋酸仲丁酯为原料,在自制的催化精馏塔内进行酯交换反应精馏实验,实验结果得出,在实验范围内,回流比为1.5,进料醇酯摩尔比为1.5:1,重组分醋酸仲丁酯在第6块理论板进料,轻组分甲醇在第18块理论板进料时,对分离最有利。此时塔顶醋酸甲酯的纯度和塔釜仲丁醇的纯度分别达到99.0%和85.9%,醋酸仲丁酯的转化率达到94.9%。实验值和模拟值吻合很好,误差在8%以内。本文工艺过程具有转化率高、能耗低、选择性好、产品纯度高等优点。
【关键词】：催化精馏 仲丁醇 酯交换 动力学 过程模拟
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ223.124;TQ028.31
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 仲丁醇的介绍10
• 1.2 仲丁醇的传统制备方法10-13
• 1.2.1 间接水合法10-11
• 1.2.2 直接水合法11-13
• 1.2.2.1 以树脂催化剂的直接水合法11-12
• 1.2.2.2 以杂多酸为催化剂的直接水合法12-13
• 1.3 仲丁醇改进的制备方法研究13-14
• 1.4 酯交换反应催化剂14-15
• 1.5 反应精馏技术15-22
• 1.5.1 反应精馏技术的发展概况15-16
• 1.5.2 反应精馏技术的工艺特点16-17
• 1.5.3 反应精馏技术的应用范围17
• 1.5.4 反应精馏的基础研究17-18
• 1.5.4.1 反应动力学17-18
• 1.5.4.2 化学相平衡18
• 1.5.4.3 传质18
• 1.5.5 反应精馏过程模拟18-20
• 1.5.5.1 平衡级模型19
• 1.5.5.2 非平衡级模型19-20
• 1.5.5.3 非平衡池模型20
• 1.5.6 催化剂的装填方式20-22
• 1.6 本文的研究目的、研究内容22-24
• 1.6.1 本文研究工作的目的、意义22-23
• 1.6.2 本论文的主要研究工作23-24
• 第二章 反应动力学的研究24-36
• 2.1 实验部分24-28
• 2.1.1 实验原料24
• 2.1.2 催化剂的性能24-25
• 2.1.3 实验装置与实验步骤25-26
• 2.1.4 分析方法26-27
• 2.1.5 定量计算方法27-28
• 2.2 结果讨论28-35
• 2.2.1 活度系数的计算28-29
• 2.2.2 扩散影响的消除29-30
• 2.2.3 反应温度的影响30-31
• 2.2.4 催化剂量的影响31-33
• 2.2.5 进料醇酯摩尔比的影响33
• 2.2.6 动力学方程33-35
• 2.3 本章小结35-36
• 第三章 催化精馏过程的模拟与优化36-46
• 3.1 化工模拟软件ASPEN PLUS的简介与优点36
• 3.2 热力学模型的选择36-37
• 3.3 催化反应精馏塔数学模型的建立37-39
• 3.4 催化精馏模拟流程39-40
• 3.5 操作参数的模拟与优化40-44
• 3.5.1 回流比的影响40-41
• 3.5.2 进料位置的影响41-42
• 3.5.3 进料摩尔比的影响42-43
• 3.5.4 模拟工艺优化条件43-44
• 3.6 本章小结44-46
• 第四章 催化精馏实验46-54
• 4.1 实验原料与物性数据46
• 4.2 实验装置46-48
• 4.2.1 主要实验仪器46-47
• 4.2.2 催化精馏塔设备47-48
• 4.2.3 反应段催化剂的装填形式48
• 4.3 实验步骤48-49
• 4.3.1 理论板数的测定48
• 4.3.2 催化反应精馏操作步骤48-49
• 4.4 结果与讨论49-53
• 4.4.1 回流比对精馏的影响49-50
• 4.4.2 进料摩尔比对精馏的影响50-51
• 4.4.3 进料位置对精馏的影响51-52
• 4.4.4 实验值与模拟值的对比52-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第五章 总结54-56
• 参考文献56-60
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果60-62
• 致谢62

【参考文献】

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本文编号：416162