反应精馏隔壁塔制备乙酸正丁酯的模拟和优化研究

在此方法上,应用Aspen Plus软件对这两种反应精馏工艺流程进行模拟分析。然后在它们的基础上改建相应的反应精馏隔壁塔流程：塔底出料式反应精馏隔壁塔和塔顶出料式反应精馏隔壁塔工艺,对它们进行了双塔流程模型计算,得到的结果与常规反应精馏流程进行对比,塔底出料式和塔顶出料式在产品乙酸正丁酯的摩尔纯度基本不变的情况下分别节省能耗27.78%和27.97%。
反应精馏隔壁塔制备乙酸正丁酯的模拟和优化研究
乙酸正丁酯是制药、化工、香料等行业的重要原料,工业需求量日益增加。目前,国内工业生产乙酸正丁酯的主要方法是由乙酸和正丁醇直接进行醋化的工艺,用的催化剂是浓硫酸,其存在问题有原料消耗较大、产品纯度较低、能耗较高、设备容易被腐蚀、后续分离操作工序繁多、废酸的排放量较多等。
最后对改造优化后的工艺流程与常规反应精馏流程进行比较分析。研究结果发现,该反应精馏隔壁塔在各个工艺变量处于最优值时得到的乙酸正丁酯不仅在产品纯度和节能方面有所提高、而且在设备投资方面有所降低。
针对上述工艺的缺点,国内外研究开发了一系列反应精馏技术的合成工艺,其中主要的两种生产工艺流程为塔底出料式和塔顶出料式。但反应精馏技术仍然存在一些缺陷：组分容易在塔内发生返混现象,这使产品纯度和设备能耗均受到影响。
本文针对上述问题,运用反应精馏隔壁塔技术对这两种工艺流程进行改造并建模分析。首先介绍反应精馏隔壁塔的种类,对每种类型进行原理分析并提出相应的设计方法。
分析其节能的原因。然后对两种反应精馏隔壁塔进行比较发现,塔底出料式和塔顶出料式产品乙酸正丁酯的摩尔纯度基本相同,但前者比后者少耗能大约4倍,所以最有优势的制备乙酸正丁酯的工艺流程为塔底出料式反应精馏隔壁塔流程。
对塔底出料式反应精馏隔壁塔工艺流程进行优化研究。在其双塔流程模型的基础上建立三塔流程模型,对该稳个变量的优化值,即精馏区塔板数为7块、反应区塔板数为12块、提馏区塔板数为1块和公共提馏区塔板数为7块；酸醇进料位置分别是主塔的第8块和第11块、酸醇进料摩尔比为1：1；主塔回流比为0.9、气相分配比为0.20。