探索磷钼酸催化精馏合成乙酸乙酯工艺研究

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1、浙江大学材料与化工学院硕士学位论文磷钼酸催化精馏合成乙酸乙酯工艺研究姓名：叶孔萌申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：吴嘉20080501浙江大学硕士学位论文摘要乙酸乙酯是一种重要的有机化工原料和绿色溶剂，其主要工业合成方法有乙酸酯化法、乙醛缩合法。随着石油资源的枯竭，可以间接使用生物资源的乙酸酯化法已经成为研究热点。本文选择了乙酸酯化法合成工艺实现节能减排的两个关键问题——催化体系和分离方法作为研究内容，提出了可行的解决方案。在文献调研的基础上，设计了(磷钼酸+磷酸)的复合催化剂：以磷钼酸作为催化功能成分，以磷酸作为缓蚀功能成分，即具有较高的催化效率，又大大减少了对设备的腐蚀作用。两种

2、成分均与反应物和产物互溶，形成均相催化体系，不会因相际传质速率问题影响催化效率；两种成分均为难挥发组分，在分离过程中可以有效地防止其进入主产物和副产物流股，避免其发生流失和产生污染。与传统催化剂硫酸相比，新催化剂克服了硫酸对设备腐蚀性强、副反应多、形成酸渣酸水污染物的缺点。与新兴的强酸性离子交换树脂相比，新催化剂克服了离子树脂相际传质阻力较大、需定期卸载进行再生、颗粒粉化导致催化剂流失的不足。鉴于新催化剂的相关基础数据的匮缺，本文首先通过酯化反应速率和三种常用钢材的腐蚀速率实验考察了催化剂中两种成分各自在催化体系中发挥的作用，验证了新催化剂的功能可行性，然后定量测试了该催化剂在常压、333．

3、15K～393．15K条件下的催化动力学，获得了乙酸乙酯合成工艺定量计算所需的动力学基础数据。针对目前应用的反应精馏工艺中采用乙醇、乙酸乙酯和水一起从酯化塔塔顶出料的上排水方式，因而塔内回流比大、后继分离序列循环物流多、能耗高的缺点，本文提出了下排水方式的反应萃取精馏工艺：过量乙酸从塔的中上部侧线迸料，在促使乙醇达到高转化率的同时，对水起到萃取作用，防止了乙醇、乙酸乙酯和水在中上部形成共沸物，产物乙酸乙酯从塔上部侧线出料以获得高浓度，塔顶排出的少量馏出物循环到塔的中部；副产物水与未反应乙酸从塔底排出，在脱水塔中分离并排出系统，脱水后的乙酸(连同催化剂)送到塔的中上部循环使用。本文采用使用AS

4、PENPLUS对上述工艺流程进行了模拟研究，考察了反应段塔板数、酸醇比、回流比以及侧线出料位置对酯化塔行为的影响。模拟结果表明，该工艺流程可以实现，塔上部获得的乙酸乙酯浓度约98％，塔底排出的乙酸．水混合物中约含1％乙酸乙酯和极少量乙醇。酯化塔内回流比仅为2。5．3，大大减少了酯化塔的能耗。关键词：乙酸乙酯；反应精馏：工艺改进；模拟研究浙---r大掌硕士学位论文ABSTRACTEthylacetate(EA)isaimportantorganicchemicalandoneofgreensolvents．ThemainmethodsofEAsynthesisincludetheesterif

5、icationofaceticacidwithethanolandthecondensationofacetaldehyde．Alongwiththeexhaustionofpetroleumresources，theesterificationmethodisputtingontheschedulebecauseitcouldusebiologicalresourcesindirectly．TheresearchworkofthisdissertationfocusOlltwokeypointsforenergy-savingandpollution-reducingintheindust

6、rialproductionofEAbyesterification：catalystsandseparation．Thefeasibleschemesweresuggested．Basedontheinvestigationofpublishedliteratures，acompositecatalystof(phosphomolybdicacid+phosphoricacidwasdesigned：phosphomolybdicacidactsasthefunctioncomponentofcatalysisandphosphoricacidactsasthatofcorrosion—i

7、nhibition，whichgivesboththehi曲effectivenessofcatalysisandthegreatreductionofcorrosiontoequipment．Thetwocomponentsaremiscibleinreactantsandproductstoformhomogeneouscatalysissystemwhicheliminatestheinfluenceo