基于反應(yīng)精餾的工業(yè)乙醇除水工藝及其過程模擬研究.pdf

1、無水乙醇是一種非常重要的有機(jī)化工原料，廣泛用于食品、化學(xué)試劑、醫(yī)藥、油漆、顏料、化妝品、燃料、香料、國防、電子、航天等工業(yè)領(lǐng)域。由于乙醇能與水形成二元均相共沸物，所以利用普通精餾的方法無法直接從乙醇-水混合物中提純乙醇。針對此問題，工業(yè)上和學(xué)術(shù)上提出采用共沸精餾、萃取精餾、吸附分離和滲透蒸發(fā)等方法，但這些方法均存在分離劑用量大、系統(tǒng)能耗高、設(shè)備投資費(fèi)用高、分離流程復(fù)雜等問題，所以研究和開發(fā)新型無水乙醇制備工藝非常重要和必要。反應(yīng)精餾是現(xiàn)

2、代化工過程強(qiáng)化的代表性技術(shù)，并已在工業(yè)上得到成功應(yīng)用。本文提出一種基于反應(yīng)精餾技術(shù)的工業(yè)乙醇除水工藝，并利用數(shù)學(xué)模擬對這一工藝的可行性及過程基本規(guī)律進(jìn)行模擬和分析，旨在為新工藝開發(fā)和工業(yè)裝置設(shè)計奠定理論基礎(chǔ)。
　　 (1)提出一種以環(huán)氧乙烷和工業(yè)乙醇為原料，利用反應(yīng)精餾法脫除工業(yè)乙醇中水分、同時副產(chǎn)乙二醇等有價值組分的無水乙醇制取新工藝。
　　 首先對體系反應(yīng)動力學(xué)、組分物性參數(shù)和相平衡熱力學(xué)進(jìn)行了模擬與分析，結(jié)果表明，

3、環(huán)氧乙烷水合反應(yīng)條件能滿足反應(yīng)精餾技術(shù)的適用性要求，表現(xiàn)為：化學(xué)反應(yīng)條件和產(chǎn)物分離條件可較好匹配，體系不形成新的二元和三元共沸物，反應(yīng)物和產(chǎn)物的揮發(fā)度排序允許塔頂直接得到無水乙醇，塔釜采出反應(yīng)得到的重組分，乙醇還可作為載熱劑輔助移出反應(yīng)熱。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)想出全系統(tǒng)概念流程，包括反應(yīng)精餾塔的構(gòu)型及原料進(jìn)料方式，后續(xù)產(chǎn)物的精餾分離流程。
　　 (2)利用Aspen Plus模擬平臺，對工藝的可行性進(jìn)行了模擬、分析與評價。
　　

4、 考察了反應(yīng)精餾塔設(shè)備參數(shù)和操作參數(shù)對關(guān)鍵組分轉(zhuǎn)化率的影響，得到適宜的設(shè)備和操作條件，得到塔內(nèi)溫度、汽液相濃度和流量的分布。模擬結(jié)果表明，反應(yīng)精餾塔在操作壓力為0.4 MPa，環(huán)氧乙烷與水的進(jìn)料摩爾比為2：1、回流比為8、理論塔板數(shù)為25的條件下，環(huán)氧乙烷與水在反應(yīng)精餾塔內(nèi)完全轉(zhuǎn)化，塔頂?shù)玫綗o水乙醇，塔釜產(chǎn)物用兩個精餾塔進(jìn)行分離，得到乙二醇單乙醚、乙二醇和二乙二醇三種產(chǎn)品。
　　 與現(xiàn)有工藝的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了初步比較，結(jié)果