2,3-丁二醇分离纯化中反应精馏工艺

乙醛-环己烷反应萃取体系能够有效分离发酵液中的2,3-丁二醇。文章重点研究了2,3-丁二醇-乙醛反应萃取液的连续水解精馏工艺,为工业化生产提供理论基础。水解精馏使用阳离子交换树脂HZ732为水解催化剂,以2,4,5-三甲基-1,3-二氧戊环(2,3-丁二醇-乙醛缩醛)水解率为指标,考察了反应段温度、反应段级数、进料速度、进料油水比(2,4,5-三甲基-1,3-二氧戊环和水摩尔比)和回流比的影响。通过实验得到优化水解精馏工艺条件为:反应段平均温度90℃,反应段理论板数为20,进料油水比为0.6,进料速度0.2 h-1。在该条件下2,4,5-三甲基-1,3-二氧戊环水解率为73%,未水解2,4,5-三甲基-1,3-二氧戊环被回收。水解液经精馏得到2,3-丁二醇产品,纯度(质量分数)>96%,总收率≥93%。开发了连续水解精馏工艺,为整个工艺工业化实践提供了参考。     

2,3-丁二醇液相脱水制备甲乙酮反应研究

研究了2,3-丁二醇液相脱水生成甲乙酮(MEK)的反应,对浓硫酸、对甲苯磺酸、ZSM-5分子筛以及自制固体酸的催化活性进行比较,发现对甲苯磺酸对2,3-丁二醇脱水制备甲乙酮的催化性能较好。以对甲苯磺酸做催化剂,优化实验装置,通过对实验结果进行分析得到最佳的反应条件为:采用反应精馏装置,催化剂用量为2,3-丁二醇质量的3%,塔顶温度控制在70～80℃,反应时间为5.5h,产品收率可达到78.9%。此外,还考察了脱水副反应生成的高沸点缩合物的水解反应,硫酸用量为缩合物质量的1%,反应时间为100min,MEK收率为93.3%。     

精对苯二甲酸生产中副产物醋酸甲酯催化精馏水解研究

在间歇搅拌釜反应器中考察了不同强酸性阳离子交换树脂催化醋酸甲酯水解效果的影响,选择Amberlyst 35型阳离子交换树脂为水解催化剂.建立了催化精馏实验装置,反应段采用捆扎包装填方式,考察了塔结构、进料水酯比、回流进料比和空速对催化精馏效果的影响.结果表明,催化精馏水解合适的条件为醋酸甲酯从反应段底部进料,水从反应段顶部进料,反应段6块理论板,提馏段5块理论板,空速0.36 h-1,进料水酯物质的量比5,回流进料体积比3,醋酸甲酯的水解率可以达到61.6%.使用Aspen Plus软件对醋酸甲酯催化精馏水解过程进行模拟,模拟值和实验值吻合较好.     

加盐萃取精馏回收制药废液中四氢呋喃的模拟研究

建立了加盐萃取精馏过程的数学模型,利用ChemCAD流程模拟软件,在101.3 kPa下,对以乙二醇-氯化锂为复合萃取剂的甲醇-四氢呋喃-水溶液加盐萃取精馏回收四氢呋喃的过程进行模拟计算,并进行了实验验证。考察了复合萃取剂对原料液气液平衡的影响及精馏理论塔板数、萃取剂进料位置、原料进料位置、回流比等对塔顶四氢呋喃含量的影响。模拟结果表明,最佳理论塔板数为30、萃取剂最佳进料板数为6、原料最佳进料板数为18、最佳回流比为5.0。最佳工艺条件下,塔顶四氢呋喃的质量分数可达99.2%。模拟了最佳工艺条件下精馏塔的特性参数分布,模拟值与实验值吻合良好。     

萃取精馏法分离乙二胺和H_2O的共沸物

研究了萃取精馏工艺对乙二胺和水共沸物的分离。通过Aspen Plus模拟计算了水对乙二胺(EDA)的相对挥发度,以此建立了一种快速筛选萃取剂的方法,确定最佳萃取剂为1,4-丁二醇。以1,4-丁二醇为萃取剂,选用Aspen Plus中的RadFrac严格精馏模型,进一步对萃取工艺操作参数进行了模拟优化,确定了脱水塔及EDA精制塔的最佳操作条件,即脱水塔理论塔板数为27,原料进料位置为第7块理论板,萃取剂进料位置为第3块理论板,萃取剂用量为300 kg/h,回流比为0.5;EDA精制塔理论板数为29,回流比1.5,进料位置在第5块理论板。在最优工艺条件下,水的理论纯度(质量分数)可达99.90%,EDA纯度大于99.90%,回收1,4-丁二醇纯度大于99.90%;对1,4-丁二醇的萃取效果进行了实验验证,水纯度达到99.99%,EDA纯度达到99.92%,实际萃取结果与模拟结果相当。     

Aspen Plus模拟甲醇-乙醇-水体系的萃取精馏

利用Aspen Plus软件模拟技术,对甲醇-乙醇-水体系进行萃取精馏模拟计算,并用实验进行验证。考察了三塔萃取精馏过程中的T1塔、B1塔和B2塔的塔板数、溶剂比(质量比)、进料位置以及回流比对分离产物纯度的影响,确定了萃取精馏塔T1的塔板数为25,回流比为0.4,原料进料位置在19块塔板,萃取剂进料位置在第5块塔板,B1塔的塔板数为38,回流比12,进料位置在18块塔板,B2塔的塔板数为20,回流比0.27,进料位置在13块塔板。在此条件下,99.511%的甲醇收率高达99.754%,99.829%的乙醇收率高达99.887%,模拟结果与实验结果数据吻合度较高,说明该萃取精馏过程能将甲醇-乙醇-水体系高效分开,该模型适用于分离甲醇-乙醇-水混合物。     

反应精馏生产甲缩醛工艺的研究

对合成甲缩醛反应精馏过程进行了模拟和实验,分析了过程操作参数回流比、进料位置、醇醛进料摩尔比的变化结果的影响,模拟结果表明,当精馏段级数为11,反应段级数为26,提馏段为5,回流比为3,甲醇和甲醛的进料位置分别为第37级和第12级,甲醇/甲醛(摩尔比)=2.1时,塔顶可得到质量分数大于99.5%的高纯度甲缩醛。并通过反应精馏实验对模拟结果进行验证,实验结果与模拟结果吻合较好。     

乙酸甲酯与甲醇共沸物催化精馏水解工艺

以乙酸甲酯与甲醇共沸物为原料,采用阳离子交换树脂为催化剂,研究了乙酸甲酯催化精馏水解工艺。在实验中以捆扎包作为催化剂的装填方式,系统地研究了催化精馏段和提馏段的高度、进料位置、进料中含甲醇、水酯物质的量比、回流进料比和空速等对酯分解率的影响,获得了最佳的工艺条件。分析了传统的水解分离工艺,提出了可行的新工艺。在最佳工艺条件下,新工艺系统的能耗比传统的固定床工艺降低39.99%。     

连续侧线精馏提纯正丁醇-异丁醇混合物的模拟及实验研究

采用Aspen Plus模拟软件对连续侧线出料精馏提取纯正丁醇和异丁醇的工艺进行模拟计算,考察塔板数、回流比、原料进料位置及侧线出料位置等对分离效果的影响,经优化得到连续侧线精馏塔最佳操作参数。建立连续侧线出料精馏实验装置,考察了精馏过程中各操作参数对分离效果的影响。将实验值与模拟值进行分析比较,结果表明模拟值和实验值之间的相对误差较小,在最佳操作条件下,正丁醇和异丁醇的质量分数提高到99.70%,收率为98.34%。提供了进一步分离正丁醇和异丁醇的依据。     

萃取精馏分离乙腈-正丙醇混合物模拟研究

利用Aspen Plus化工流程模拟软件采用萃取精馏法,以1,4-丁二醇(BDO)为萃取剂,对乙腈-正丙醇的分离进行模拟研究。最优工艺条件:萃取精馏塔理论板数45,混合物进料位置37,萃取剂进料位置3,回流比1.8,溶剂比7;溶剂回收塔理论板数17,进料位置7,回流比1.6。在上述条件下得到乙腈和正丙醇质量分数分别为99.81%和99.22%。     

Optimization of coproduction of ethyl acetate and n-butyl acetate by reactive distillation☆

Based on a previous investigation, a simulation model was used for optimization of coproduction of ethyl acetate and n-butyl acetate by reactive distil ation. An experimental setup was established to verify the simulated results. The effects of various operating variables, such as ethanol feed location, acetic acid feed location, feed stage of reaction mixture of acetic acid and n-butanol, reflux ratio of ethyl acetate reactive distillation column, and distil-late to feed ratio of n-butyl acetate column, on the ethanol/n-butanol conversions, ethyl acetate/n-butyl acetate purity, and energy consumption were investigated. The optimal results in the simulation study are as follows:ethanol feed location, 15th stage;acetic acid feed location, eighth stage;feed location of reaction mixture of acetic acid and n-butanol, eighth stage;reflux ratio of ethyl acetate reactive distillation column, 2.0;and distillate to feed ratio of n-butyl acetate, 0.6.     

Hydrolysis of methyl acetate via catalytic distillation: Simulation and design of new technological process

An equilibrium stage model was developed for the simulation of the catalytic distillation process of methyl acetate (MeOAc) hydrolysis. In the model, the influences of the reactive kinetics, residence-time, liquid holdup, and separation efficiency of the catalytic packing were considered. The model predicted the conversion of MeOAc and the mass ratio of acetic acid to water in the hydrolysis mixture. The predictions were in good agreement with experimental data. A novel process was designed based on the results of theoretic analysis and the simulation research. This new process had a higher conversion of MeOAc compared with the results in previous research and was found to be energy efficient. Optimal effect parameters and design factors of new technology on energy consumption and conversion were also determined and summarized as the following: the position of side draw is 18th to 19th stages, the catalytic distillation (CD) column pressure is at 350 kPa, the volume ratio of reflux to feed is 6–8, mole ratio of feed water to MeOAc is 3.5–4.5, and the mass ratio of side withdrawal to feed is 0.32–0.34.     

萃取精馏分离苯乙酮与α-苯乙醇的模拟研究

苯乙酮与α-苯乙醇属近沸点物系,用普通精馏方法很难将二者进行有效地分离。在对已报道的分离方法进行比较分析的基础上,提出了采用萃取精馏方法来分离苯乙酮和α-苯乙醇。文中首先通过定性判断和基团贡献法定量地估算选择了该二元物系合适的萃取剂为丙三醇。然后采用Aspen Plus化工模拟软件中的RadFrac模块进行了萃取精馏塔的模拟,分别考察了溶剂与原料进料位置、回流比、溶剂比对分离效果的影响。结果表明:对于处理量为1 000 kg/h的待分离物系,操作压力为5 kPa,在塔板数为30的条件下萃取精馏塔在原料进料位置为第19块塔板,溶剂进料位置为第6块塔板,回流比为3∶1(质量比),溶剂流率为800 kg/h的优化条件下,可以使塔顶苯乙酮质量分数达到99.8%,且塔釜几乎不含苯乙酮。模拟结果对进一步的实验研究和工业生产具有一定的指导意义。     

Recovery of lactic acid by batch reactive distillation

Lactic acid, being virtually a non‐boiling compound, is difficult to separate from its aqueous solution by conventional methods such as distillation. It is necessary to convert it to the relatively volatile ester and the separation of the ester, followed by hydrolysis, is recommended as an appropriate method of recovery. In the present work, we explore and investigate a novel reactive distillation strategy to perform esterification, distillation and hydrolysis in a single unit. The experiments were performed in a batch reactive distillation set‐up and the results have been explained with the help of an appropriate model. An unsteady state mathematical model based on an equilibrium stage concept was developed for batch reactive distillation. A pseudo‐homogeneous model was used for the determination of reaction kinetics. The effect of operating parameters such as feed concentration, mole ratio, catalyst loading, boil‐up rate, etc. on the recovery of lactic acid was studied with the help of simulation and experimental results. The feasibility issue of reactive distillation has been discussed based on the results obtained. Copyright © 2006 Society of Chemical Industry     

用于分离三氯氢硅合成过程中主副产品的隔壁塔模拟

以三氯氢硅合成过程中得到的主副产品混合物二氯二氢硅-三氯氢硅-四氯化硅为分离物系,提出采用隔壁塔代替常规精馏序列分离的新工艺.利用Aspen Plus软件对隔壁塔进行模拟,考察回流比、隔板位置、进料位置、侧线采出位置、液相分配比以及气相分配比对塔顶、侧线以及塔釜产品摩尔分数的影响,得到隔壁塔的最佳工艺参数,并通过模拟比较隔壁塔与常规精馏序列分离此混合物的能耗情况.模拟结果表明:当回流比为6、隔板位置为主塔的第8块板和第24块板、进料位置为预分馏塔的第10块板、侧线采出位置为主塔的第15块板、液相分配比为0.21、气相分配比为0.5时,隔壁塔的分离效果最佳,主产品三氯氢硅的摩尔分数为99.999%;相比于常规精馏序列,隔壁塔再沸器节能29.09%以上,冷凝器节能29.48%以上.     

异丙醇-环己烷萃取精馏过程模拟与优化

利用化工流程模拟软件Aspen Plus对异丙醇-环己烷共沸物系的双塔连续萃取精馏过程进行了模拟计算与优化。首先根据溶剂相似相溶原理,先初选出糠醛和硝基苯作为备选溶剂,再通过汽液平衡试验及ChemCAD模拟筛选,确定糠醛为最适宜溶剂,选择NRTL模型作为物性方法,使用RadFrac模块进行模拟计算,并利用灵敏度分析模块对各工艺参数进行优化。结果表明,最适宜工艺方案为：萃取精馏塔理论塔板数为30,原料在第26块板进料,溶剂在第12块板进料,物质的量回流比为1.8,溶剂质量比为3∶1;溶剂回收塔理论板数为15,进料位置在第10块板,物质的量回流比为1.0。分离效果可达到环己烷质量分数为99.74%,异丙醇质量分数为99.61%。模拟和优化结果为分离过程的优化操作和设计提供了依据。     

基于化学热泵系统的叔丁醇脱水反应精馏过程

采用柱状阳离子交换树脂S-54作催化剂研究了叔丁醇脱水的反应精馏过程.在实验基础上建立了该过程的数学模型,采用超松弛法,并以动态方程逼近计算稳态过程对模型进行了求解,计算结果与实验结果吻合良好.在以上研究基础上考察了不同进料流量、进料组成、进料位置以及不同回流比等对反应转化率的影响,进行了上述工艺操作参数的模拟寻优,得到以下结论：反应精馏操作实现了水从反应体系中的有效移除,减小了水对反应的阻害作用,使叔丁醇接近完全分解;同时改变操作压力可以适用不同温度热源的热量回收要求.     

甲基氯硅烷精馏流程的模拟与优化

采用Aspen plus软件对工业七塔精馏过程进行全流程建模与模拟，优化工艺参数，研究了新的精馏节能工艺。对一甲塔等7个精馏塔采用双因素水平的灵敏度分析，考察了塔釜采出率、回流比、进料位置和塔顶压力对产品浓度和热负荷的影响，确定一甲塔最优的工艺参数：塔釜摩尔采出率为0.92，摩尔回流比为130，塔顶压力为0.18 MPa，总理论板数为400，在210块理论板位置进料。在此基础上，针对高能耗的脱高塔/脱低塔，模拟研究了双效精馏新工艺，新工艺可节省39.70%的年总成本；针对一甲塔模拟研究了热泵精馏新工艺，新工艺可降低41.42%的年总成本。     

乙酰丙酸乙酯的反应精馏模型及隔壁塔节能优化设计

乙酰丙酸乙酯是一种潜在的生物质基平台化合物,在工业上具有很高的应用价值。乙酰丙酸乙酯传统的生产方法主要为间歇反应法,效率较低,产物分离困难且工艺流程较长。因此,本文提出了反应精馏工艺生产乙酰丙酸乙酯,在以中试实验结果为依据的基础上,使用Aspen Plus模拟软件建立了工艺流程,并考察了回流比、进料位置、进料摩尔比以及理论塔板数等关键参数,得到了常规单塔反应精馏工艺生产乙酰丙酸乙酯的最优配置。而后,为了得到纯度大于99.9%的乙酰丙酸乙酯,本文进一步提出了反应精馏双塔精制流程以及反应精馏隔壁塔流程,并通过对两种流程所得到的产品纯度以及能耗的对比,验证了反应精馏隔壁塔工艺生产乙酰丙酸乙酯的有效性以及在节能方面较大的优势。