反应精馏制备丙酸甲酯的过程研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文反应精馏制备丙酸甲酯的过程研究论文作者：王凤竹学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：化学工程指导教师：李柏春职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemicalEngineeringSTUDYONSYNTHESISOFMETHYLPROPIONATEBYCATALYTICDISTILLATIONByWangFengzhuSupervisor:Prof

2、.LiBaichunMay2017摘要近年来丙酸甲酯的市场需求量逐渐增大，传统生产工艺无论在产能还是产品质量等方面均存在诸多缺陷。本文利用反应精馏技术，对酯化反应制备丙酸甲酯的反应精馏过程进行研究，旨在优化丙酸甲酯的生产工艺并为其提供理论指导。首先筛选了C100FLH为较优催化剂的条件下，利用间歇磁力搅拌釜研究了影响丙酸甲酯合成的因素，包括搅拌转速、反应温度、催化剂用量、酸醇摩尔比等，确定了较适宜的反应条件。通过建立动力学模型，拟合实验测得的动力学数据，回归得到了宏观动力学方程。采用化工流程模拟软件AspenPlu

3、s对丙酸甲酯催化精馏合成塔进行模拟研究，建立适宜的流程，并考察了理论板数等条件对甲醇转化率以及产品纯度的影响，得到反应流程的优化结果。通过模拟得到的优化结果为精馏段板数为4块，反应段板数为12块且无提馏段，有机相回流比为1.6，釜酸浓度范围为30%-60%。在此条件下，塔顶丙酸甲酯的质量分数达到92.21%，脱水后采出的丙酸甲酯质量分数99.53%，丙酸质量分数达到国家对酯类产品酸值的要求。搭建了一套连续催化精馏的小试塔，精馏段、反应段堆放3×3mm的316L不锈钢θ环填料。基于模拟结果，对丙酸进料位置、有机相回流

4、比等进行了实验验证，确定丙酸和甲醇分别从距塔顶1/4处进料口和塔釜处进料，有机相回流比为1.6时，釜酸浓度范围为33%-65%。此条件下，甲醇转化率可达98.40%，塔顶丙酸甲酯含量达92.02%。实验结果与模拟结果相对误差低于10%，证明模型准确可靠。关键词：催化精馏，丙酸甲酯，丙酸，AspenPlus模拟，实验IIIABSTRACTInviewoftheincreasingmarketdemandinrecentyearsforthemethylpropionate,thetraditionalprocessi

5、nproductioncapacity,productqualityandotheraspectsoftheexistencedefects,sointroducereactiondistillationtechnologytotransformthetraditionalproductionprocesstoachievecontinuousproduction,withthelowercostofmaterials,produceconsistentqualitymethylpropionatewhilered

6、ucinginvestmentinequipmentandoperatingdifficulty,achievebetterconomicandsocialbenefits.Thispaperaimedatoptimizingtheproductionprocessofmethylpropionateandprovidingtheoreticalguidanceforit.Theprocessofmethylpropionatesynthesiswasexperimentallystudiedinabatchsti

7、rredtankreactorafterC100FLHcatalystwasscreenedastheoptimumcatalyst.Thefactorsofthestirringspeed,thereactiontemperature,theamountofcatalystandtheratioofreactantsweredeterminedtoacquireappropriatereactioncondition.Theexperimentdatawerefittedforthesynthesisdynami

8、csequation.Onthebasisofresultsabove,thechemicalprocesssimulationsoftwareAspenPluswasusedtosimulatethecatalyticdistillationprocessofmethylpropionatesynthesis.Basedontheanalysisofthe