乙酸乙酯是一种非常重要的有机化工原料。乙醇乙酸酯化法是国内目前合成乙酸乙酯的主要工艺方法之一,尤其是乙醇储量丰富的地区。应用反应精馏技术提高酯化反应转化率一直是过去和现在的研究热点。本文研究了新的两塔反应精馏体系,并改进现有已工业化的乙酸乙酯生产工艺,提出新的完整的乙酸乙酯生产工艺。同时运用计算机模拟方法对两种反应精馏体系、现有工艺和新工艺进行了比较研究,获得了支持新工艺技术可行性和节能降耗的定量结果。 酯化反应精馏工艺研究的最新报道为YEONG TARNG TANG设计的反应精馏系统,能有效提高酯化反应转化率,但能耗和塔顶水含量偏高。本项研究基于节约能量和进一步提高产量的目标,提出新的两塔反应精馏体系。 鉴于物性参数对过程模拟的重要性,本文首先从体系物性开始分析,以系统中二元体系为基础,查阅适合操作条件的汽-液和液-液平衡数据,并运用AspenPlus物性回归系统,建立了一组合理的计算液相活度系数的NRTL模型参数,能准确预测体系中四种共沸物的共沸温度与共沸组成以及液液平衡中各相物质组成;同时考虑到醋酸汽相缔合现象,采用Hayden-O’Connell状态方程计算汽相热力学性质。模拟研究初步完成后,为了获得最优的操作条件,对反应精馏过程模型参数进行优化分析,包括进料位置对塔釜负荷的影响;HAc进料流量和塔板数对塔顶汽相中乙酸乙酯含量的影响;HAc进料流量和塔板数对塔项有机相中乙酸含量的影响;回流比优化分析。以醋酸丁酯为夹带剂,对醋酸水溶液进行共沸精馏过程研究,详细研究了水与夹带剂的配比;回流比、理论板、进料位置和进料温度对分离过程的影响,获得了对醋酸-水体系精馏过程实际生产具有指导意义的较佳的工艺操作参数。与最新报道的反应精馏工艺相比,新的工艺体系塔顶冷量降低57.2%,塔釜能耗降低59.2%,有机相中水质量分率降低至0.0307,证明了新工艺的可行性和节能降耗的优越性。接下来,应用sulpak软件,进行填料塔水力学性质研究,结果表明目前工业生产中所采用的填料完全可以满足新工艺条件下的正常生产;不同塔径和填料类型的分析研究,为精馏塔内件设计提供参考。 本文进一步采用上述新的反应精馏体系,对现有工业化的乙醇乙酸酯化工