聚乙烯醇生产回收工序的模拟及优化

• 作 者: 毛丽华
• 机 构: 华东理工大学
• 出 处: 华东理工大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 聚乙烯醇 生产回收 催化反应精馏 水解工艺

在传统的聚乙烯醇(PVA)生产回收工序中，醋酸甲酯(MeOAc)的水解工艺是采用固定床反应器。该工艺过程需要消耗大量的能量和工艺用水。本文的目的是将催化反应精馏技术应用于MeOAc的水解工艺中，提出PVA生产回收的新工艺流程。并采用Aspen Plus化工模拟软件对PVA生产回收工序进行模拟和优化，以期新工艺能达到节能降耗、节省设备和操作费用的目的。研究工作所使用的数据是由上海石化提供的。
本文首先在热力学方法的选择上，采用Aspen Plus化工模拟软件中的数据回归系统分别对醋酸一水一醋酸正丁酯等物系进行相平衡数据回归计算。将软件模拟值和文献值进行比较，确定了各分离物系合适的热力学计算方法。
其次，考察了Aspen Plus模拟本工艺的可行性。对单塔的模拟计算得到了每个塔合适的操作参数。将模拟计算得到的数据与工厂数据比较，结果表明模拟数据与工厂数据基本吻合，证明了模拟工作的可行性。并对每个塔进行了优化，确定了优化的操作条件。
由于原工艺中MeOAc的水解率仅为28.5％～31％，从而造成整个回收装置的能耗较高。为了达到节能降耗的目的，本文提出了采用催化反应精馏技术的PVA生产回收新工艺流程。通过对新旧工艺流程模拟结果的比较表明，采用新工艺不仅提高了MeOAc的水解率，约为53.31％，而且也可以节约5.9t/h的蒸汽和7.6t/h的工艺用水，估计每年可带来478万元的经济效益。
最后本文对提出的新工艺流程作了进一步研究。由于催化反应精馏塔操作参数对MeOAc水解率影响因素众多，还存在改进的地方，而且催化反应精馏塔的引入使得设备增多、工艺流程更为复杂，因此为了优化工艺流程，本文通过计算提出了两种节能优化方案，一是只改变催化反应精馏塔的进料位置；二是除改变催化反应精馏塔的进料位置以外，舍弃固定床反应器简化流程。模拟计算结果表明优化后的工艺流程MeOAc水解率可以达到58％以上，且为进一步节能提供了良好的基础。