醋酸正丁酯反应精馏生产工艺的模拟研究

1、2016届毕业（设计）论文题 目 醋酸正丁酯反应精馏生产工艺的模拟研究 专业班级 学 号 学生姓名 学 院 指导教师 指导教师职称 完成日期： 2016 年 5 月醋酸正丁酯反应精馏生产工艺的模拟研究Simulation of n-butyl acetate production process of reactive distillation 学生姓名 指导教师 摘 要传统的以浓硫酸为催化剂生产醋酸正丁酯的工艺存在选择性差，转化率低，副产物多，产品质量差，后处理复杂，设备操作投资高，污染环境等缺点。反应精馏具有选择性高、转化率高、生产能力高、产品纯度高、投资少、操作费用低和低能耗等特点。用A

2、spen Plus对反应精馏法生产醋酸正丁酯的工艺进行模拟研究，用强酸性阳离子交换树脂作为催化剂，反应和精馏操作在反应精馏塔中同时进行，相互促进。由于醋酸物系为强非理想物系，且气相中存在醋酸分子间的缔合作用，热力学性质采用NRTL-HOC方程。并考察了塔板数、进料板位置、醇用量对反应精馏过程的影响，进而优化并得出适宜的操作条件：塔板数为32块，醋酸的进料位置为第8块板，正丁醇的进料位置为第20块板，醋酸与正丁醇的进料摩尔比为1：1.026。关键词：醋酸正丁酯；反应精馏；模拟；优化AbstractPlease contact the author! Keywords：n-butyl acetat

3、e；reactive distillation；simulation；optimization目 录摘 要IAbstractII第1章文献综述11.1醋酸正丁酯的性质及应用11.2反应精馏概述21.2.1反应精馏技术简介21.2.2反应精馏的基本要求31.2.3反应精馏的优点31.3醋酸正丁酯的生产工艺41.3.141.3.241.4Aspen Plus简介4第2章热力学分析62.162.2错误!未定义书签。2.3动6第3章反应精馏工艺的模拟及优化83.1反应精馏的流程83.2反应精馏的83.3反应精馏的93.3.1优化93.3.2优化93.3.3优化）9第4章 结论与建议104.1结论104

4、.2建议10参考文献11致 谢13III武汉工程大学本科毕业设计（论文）第1章 文献综述1.1 醋酸正丁酯的性质及应用醋酸正丁酯，又名乙酸正丁酯，英文名butyl acetate，为无色透明、具有水果香味的易燃液体，是一种优良的有机溶剂和脱水剂，可与醇、酮、酯以及大多数常用的有机溶剂互溶。天然的醋酸正丁酯主要存在于苹果、葡萄、樱桃、香蕉等植物中，香味比乙酸戊酯略小，易挥发，难溶于水，能溶解树胶、松香、油脂莘脑等。醋酸丁酯的物化性质见下表。表1.1醋酸正丁酯的物理化学性质物性数值密度0.88熔点-77.9 ºC沸点127 ºC蒸汽压(20ºC)1.33kPa比热容1

5、.91J汽化热(20ºC)309.4J/g折射率1.393-1.395闪点22 ºC水溶性(20 ºC)0.7 g/100 mL 醋酸正丁酯的蒸汽可与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧甚至爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。其蒸汽比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源引着回燃。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。醋酸正丁酯对眼及上呼吸道均有强烈的刺激作用，角膜上皮可有空泡形成。高浓度时可有麻醉作用。可引起皮肤干燥。操作场所允许的最高浓度为700mg·m-3，因此操作场所需要保持良好的通风，操作人员要佩戴防毒面具。如溅入眼内应立即用清水

6、进行冲洗，并采用药物治疗。醋酸正丁酯响较小，决定了它在不久的将来需求量有望增长。1.2 反应精馏概述1.2.1 反应精馏技术简介反应精馏是将化学反应与精馏相耦合的操作技术，是蒸馏技术中的一个特殊领域。在工业上，反应型反应精馏是利用精表1.2反应精馏应用举例1.2.2 反应精馏的基本要求虽然反应精馏在工业上应用广泛，但是与其他的化工单元操作和新型化工分离方法一样具有局限性，反应精馏技术需要满足一下特点：1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.1.2.3 反应精馏的优点作为一种有发展前途的新型分离技术，反应精馏将在工业上得到广泛的应用。反应精馏过程的主要优点有：1.2.3.4.5.6

7、.7.1.3 醋酸正丁酯的生产工艺1.3.1 直接1.3.2 反应精馏图1.4 1.4 Aspen Plus简介Aspen Plus 1.2.3.4.5.6.7.8.9.10. 。第2章 热力学分析2.1 热力学模型的选择表2.1Aspen Plus中的主要物性模型图2.1一）图2.2图2.3 2.22.3 动力学方程r=kTT0nexp-ER1T-1T0其中：r：反应速率，kmol·(m3·s)-1；T：反应温度，K；T0：参考温度，K；E：活化能，J·mol-1；R为气体常数，其值为8.314J·(mol·K)-1。r=正逆反应速率常数和活

8、化能分别为：k+=s-1E+=k-=kmols-1E-=Jkmol-1第3章 反应精馏工艺的模拟及优化3.1 反应精馏的流程图3.1。3.2 反应精馏的模拟反应精馏的模拟结果见下表：表3.1反应精馏塔模拟结果表3.2各物流参数模拟结果3.3 反应精馏的模拟优化3.3.1 优化塔图3.2 d3.3.2 优化加图3.3d图3.4。3.3.3 优化）。第4章 结论与建议4.1 结论4.2 建议参考文献1 段贵贤. 醋酸丁酯合成催化反应精馏工艺的研究D. 天津：河北工业大学，20092 史琴. 催化反应精馏合成乙酸正丁酯的技术研究D. 北京：北京化工大学，20103 王建荣. 反应精馏合成乙酸正丁酯的

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