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精对苯二甲酸(PTA)和聚乙二醇(PVA)的生产过程中产生大量的副产物醋酸甲酯,由于低浓度醋酸甲酯工业应用价值不高,需要将其转化成PTA和PVA生产过程所用的酯类。本文研究了醋酸甲酯通过酯交换反应转化成醋酸正丙酯的反应动力学,进行了酯交换法制备醋酸正丙酯的工艺流程模拟优化及初步的工艺放大设计。 本文以Amberlyst-15为催化剂研究了酯交换法制备醋酸正丙酯的反应动力学。在消除内外扩散影响的条件下,考察了不同催化剂用量、初始醇酯摩尔比和温度对反应的影响,并由二元非反应混合物的吸附实验得到了组分间吸附平衡常数的关系。采用 pseudohomogeneous(PH)模型、Langmuir-Hinshelwood-Haugen-Watson(LHHW)模型和Eley-Rideal(ER)模型对实验数据进行拟合,结果表明模型的计算值与实验数据拟合较好,其误差小于3%。 基于PH动力学模型和UNIQUAC模型对酯交换法制备醋酸正丙酯的工艺流程进行模拟计算与优化。考察了循环物流流速、反应精馏塔提馏段、精馏段和反应段理论塔板数对产品纯度的影响以及甲醇分离塔的理论塔板数与回流比之间的关系。基于最小年总成本(TAC)进行经济分析,得到反应精馏塔的精馏段,提馏段和反应段理论塔板数分别为41,9和34;甲醇分离塔理论塔板数为25,进料位置为第19块塔板;循环物流为控制变量,流速优化为146.75kmol/h。 对酯交换法制备醋酸正丙酯的工艺流程进行初步工艺放大设计,得到反应精馏塔和甲醇分离塔的塔径分别为2.3m和1.6m,塔体高度(不包括裙座高度)分别为112m和28m。另外对换热器、工业泵和管径进行计算与选型。