醋酸甲酯催化精馏水解耦合过程研究

论文摘要

在传统的聚乙烯醇工业和精对苯二甲酸工业生产过程中,醋酸甲酯回收工艺是采用固定床反应器将醋酸甲酯水解为甲醇和醋酸,使其循环利用。该工艺过程不仅消耗大量的能量,而且去离子水的用量也较大,废水较多。本论文的目的是得出醋酸甲酯催化精馏水解过程的数学模型,提出醋酸甲酯水解工艺的改进方案,开发新型催化填料。本文利用已有的热力学、水解反应动力学模型以及现有催化填料的基础数据,采用化工流程模拟与分析的方法,对醋酸甲酯催化精馏水解过程进行了模拟与分析。通过对催化精馏塔的灵敏度分析,获得该过程较优的工艺参数为:醋酸甲酯与水共同从催化精馏塔顶部进料、进料水酯比为0.8、回流进料比为2.5~3.0。并通过与文献数据进行对比,验证了该模拟方法的可行性和正确性。在对现有工艺流程模拟的基础上,结合工业操作实际,提出两种工艺改进方案:(1)提高塔内压力;(2)在催化精馏塔上采用侧线采出的方式采出水解产物。运用本文提出的模拟方法对改进与原工艺的能耗情况进行了考察,结果表明这两种改进方案都是对醋酸甲酯水解过程有利的。在对现有催化填料的研究分析基础上,研制开发了一种新型高效网盒式催化剂的填装方式,亦称网盒式结构催化填料。以空气和水为介质,在冷模实验装置上,对该网盒式结构催化填料的流体力学性能的实验研究,发现与传统的捆扎包形式的催化填料相比,该新型催化填料具有压降低、液泛气速高等优点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 醋酸甲酯水解工艺的发展
• 1.1.1 传统固定床水解工艺
• 1.1.2 超（近）临界水解工艺
• 1.1.3 催化精馏水解工艺
• 1.2 反应精馏技术的发展与工艺特点
• 1.3 催化精馏水解催化剂及其填装方式
• 1.3.1 醋酸甲酯水解催化剂的种类
• 1.3.2 拟塔板式填装方式
• 1.3.3 拟填料式催化填料
• 1.4 催化精馏过程模拟计算的研究进展
• 1.4.1 平衡级模拟
• 1.4.2 非平衡级模型
• 1.5 化工模拟软件ASPEN PLUS
• 1.5.1 ASPEN PLUS化工模拟软件的简史与特点
• 1.5.2 ASPEN PLUS在模拟反应精馏过程中的应用
• 1.6 醋酸甲酯水解过程的基础研究现状
• 1.6.1 热力学模型的研究
• 1.6.2 动力学模型的研究
• 1.6.2.1 拟均相动力学模型
• 1.6.2.2 非均相动力学模型
• 1.6.2.3 均相与非均相结合的动力学模型
• 1.7 本文的研究内容
• 第二章 醋酸甲酯催化精馏水解过程的模拟
• 2.1 模型与参数的确定
• 2.1.1 催化精馏模型的选择
• 2.1.2 热力学模型的选择
• 2.1.3 动力学数据的确定
• 2.1.4 催化剂填装结构参数的确定
• 2.2 模拟结果与文献值的对比
• 2.3 醋酸甲酯催化精馏水解过程的模拟分析
• 2.3.1 进料位置的影响
• 2.3.2 进料水酯比的影响
• 2.3.3 回流进料比的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 醋酸甲酯催化精馏水解工艺流程的改进
• 3.1 催化蒸馏过程的加压水解工艺
• 3.1.1 可行性分析
• 3.1.2 模拟分析
• 3.2 催化精馏过程的侧线采出工艺
• 3.2.1 可行性分析
• 3.2.2 模拟分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 新型催化填料的开发
• 4.1 新型催化填料的研制
• 4.2 规整渗流催化填料的流体力学实验
• 4.2.1 实验装置与实验方法
• 4.2.2 实验结果与讨论
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢