乙二醇與乙酸甲酯酯交換動力學(xué)研究及催化反應(yīng)精餾模擬.pdf

1、乙二醇、1,2-丙二醇和1,2-丁二醇的混合物在化工行業(yè)的很多生產(chǎn)過程中會伴隨產(chǎn)生。其重要來源之一是在玉米發(fā)酵制乙醇過程中玉米發(fā)酵液經(jīng)脫水、裂解和初步分離后獲得的粗產(chǎn)品；其二則是在煤制乙二醇工藝中會得到含有這三種醇的混合物，所以分離研究是一項十分重要的課題。本論文基于混合醇與乙酸甲酯先酯交換，再分離，再水解的方法以及制備乙二醇二乙酸酯的出發(fā)點，首先對乙二醇與乙酸甲酯的動力學(xué)行為進(jìn)行了研究，為后續(xù)精餾塔實驗和模擬提供依據(jù)，并根據(jù)實驗結(jié)果進(jìn)

2、行了初步的模擬。
　　于三種催化劑（DA330，Amberlyst15和D009）中選擇了性能較好的DA330離子交換樹脂作為最終催化劑，考察了內(nèi)擴散和外擴散對乙二醇與乙酸甲酯酯交換化反應(yīng)的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)攪拌速率達(dá)到300 r/min時，可排除外擴散對反應(yīng)的影響；催化劑粒徑在0.5-2.0 mm范圍內(nèi)對反應(yīng)的影響很小，可認(rèn)為內(nèi)擴散的影響排除。
　　在排除內(nèi)外擴散基礎(chǔ)上考察了溫度、催化劑量、進(jìn)料醇酯摩爾比對反應(yīng)的影響。結(jié)果

3、表明，該酯交換反應(yīng)的兩步反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)熱較小，反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度的升高略有增加；催化劑量增加能夠提高反應(yīng)速率，反應(yīng)速率常數(shù)與初始催化劑加入量和乙酸甲酯之比Rcat/MeAc呈線性關(guān)系；增加進(jìn)料中乙酸甲酯的比例能夠使乙二醇的轉(zhuǎn)化率和EGD的收率提高。
　　實驗數(shù)據(jù)用PH、LHHW、ER1和ER2四種模型進(jìn)行了關(guān)聯(lián)，使用最小二乘法和龍格庫塔法擬合計算，求得各個模型的參數(shù)，通過對比表明實驗值與LHHW模型吻合較好。由阿倫尼烏斯方

4、程線性回歸得到活化能和指前因子，由此得到描述該酯交換反應(yīng)的動力學(xué)方程，該動力學(xué)方程為后續(xù)的催化精餾過程的模擬優(yōu)化和設(shè)計計算提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　基于動力學(xué)數(shù)據(jù)，選用ASPEN PLUS中的RadFrac模塊對反應(yīng)精餾塔進(jìn)行了優(yōu)化模擬，得出最佳操作條件為：精餾段、反應(yīng)段和提餾段理論板數(shù)分別為10、24、6；乙二醇于反應(yīng)段上部進(jìn)料，乙酸甲酯于反應(yīng)段下部進(jìn)料；回流比為0.8；酯醇比為5:1。在此條件下，乙二醇的轉(zhuǎn)化率和乙二醇二乙酸酯