2吨/小时醋酸甲酯制醋酸工艺稳态模拟研究文献综述

 2021-09-25 01:09

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1. 引言

聚乙烯醇是一种应用极为广泛的化工原料,在聚乙烯醇(PVA) 生产过程中,会有大量的副产物醋酸甲酯(MeOAc)[1],据估计,每生产1吨PVA 约产生1.68吨的MeOAc[2]。醋酸甲酯的工业用途十分有限,需将其水解成醋酸(HAc) 和甲醇(MeOH)。本着降低聚乙烯醇的生产成本以及充分利用现有资源这两个目标,生产厂家一般都会对其中的甲醇和醋酸甲酯进行分离回收。由于该反应是可逆反应,且其平衡常数小、单程转化率很低,大量未分解的反应物需循环水解,造成后续分离工艺复杂且能耗大。因此提高醋酸甲酯的转化率以及产品(醋酸和甲醇)的纯度进而降低能耗尤为关键。Aspen Plus是化工设计最常用的软件,可以用该软件对特定工艺的生产流程进行准确模拟,同时优化流程,找到能耗最低的最佳方案。

2. 醋酸甲酯水解工艺进展

2.1醋酸甲酯固定床水解工艺

醋酸甲酯水解可用碱解、氨碱、酸解和离子交换树脂法等方法,其中离子交换树脂法由于具有不需要其他试剂、反应物和催化剂很容易分离的优点而备受青睐[3]。醋酸甲酯通过水解后经过分离,塔顶醋酸甲酯和甲醇通过萃取分离,塔釜产物水和醋酸通过脱水分离。过去许多聚乙烯醇生产厂家多采用此方法。该工艺的缺点是醋酸甲酯水解率低,流程长,设备多,能耗高;醋酸甲酯水解物间可形成多个共沸物,分离过程复杂[4]

2.2 醋酸甲酯催化反应精馏

该工艺实际上是结合了反应工程和分离过程,且在反应的同时实现分离。通过提高反应物在反应区的浓度提高反应速率使平衡右移,提高水解率。梁五更[5]等报道了醋酸甲酯水解反应精馏有关处理量、进料方式等工艺参数对催化精馏效果影响的实验研究。钟禄平[6]等提出新萃取分离,即,水和醋酸甲酯混合由塔顶进人催化精馏塔,塔釜出料进人脱醇塔。脱醇塔馏出液为纯甲醇,塔釜为稀酸溶液,塔顶馏出液为萃取剂,稀酸溶液进入萃取塔(萃取剂为苯),萃余相为废水。萃取相进入萃取剂回收塔,循环回流到萃取塔,塔釜出纯醋酸。彻底解决了醋酸甲酯循环的问题,节省了投资,最大限度降低能耗。

2.3醋酸甲酯非催化水解方法

该方法可以使醋酸甲酯在无触媒存在下快速水解为醋酸和甲醇。利用了水在临界区(250~300℃)的两个特异性质:即介电常数下降而具有接近丙酮的溶解能力、离子积增加而具有更高的氢离子和氢氧根浓度,因此使反应区反应物浓度提高,无需外加催化剂即可反应,使得该反应成为靠水解产生醋酸的自催化反应[7]。水解率大大提高同时反应时间也缩短了。

2.4小结

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