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-butylacetate productionprocess of reactivedistillation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Aspen Plus对反应

2、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 acetate；reactive

3、distillation；simulation ；optimization目 录摘 要 . . I Abstract . II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 . . 21.3 醋酸正丁酯的生产工艺 . 41.4 Aspen Plus简介 . . 4第2章 热力学分析 . . 62.1 . . 62.2 . . 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 . . 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 . . 13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 1.33kP

5、a 比热容 1.91J 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

6、。如溅入眼内应立即用清水进行冲洗，并采用药物治疗。醋酸正丁酯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.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. 图1.41.4 Aspen Plus简介Aspen Plus 1. 2. 3.

7、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2.1 Aspen Plus中的主要物性模型图2.1一）图2.2图2.32.22.3 动力学方程r=k(T0 nexp E(11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化能分别为：k+= s1 E+= k=kmols1 E=Jkmol1第3章反应精馏工艺的模拟及优化3.1 反应精馏的

8、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B2图3.2 d图3.3d图3.4。第4章 结论与建议4.1 结论4.2 建议武汉工程大学本科毕业设计（论文） 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，2009 2 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，2010 3 王建荣. 反应精馏合成乙酸正丁酯的工艺设计D. 兰州：兰州大学，2207 4 李凤. 乙酸正丁酯反应精馏生产工艺的模拟与研究D. 上海：华东理工大学，2012 5 陈镭. 反应精馏法合成醋酸

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