连续精馏分离乙酸乙酯与丙酮体系的模拟研究

对制备超细高氯酸铵产生的废液即乙酸乙酯-丙酮混合液的分离过程进行了模拟研究.采用Aspen Plus化工模拟软件中的RadFrac模块进行连续精馏模拟,分别考察了塔板数、进料位置、回流比及塔顶出料量对分离效果的影响.结果表明:对于处理流量3 kg/h乙酸乙酯-丙酮的混合液,精馏塔在塔板数40,进料位置第16块塔板,回流...     

丙酮缩合制备异丙叉丙酮的催化精馏模拟

利用Aspen Plus研究了丙酮脱水缩合生成异丙叉丙酮的反应精馏工艺流程,首先对丙酮脱水缩合生成二丙酮醇和异丙叉丙酮的动力学进行实验研究,考察了反应温度对丙酮反应速率的影响,根据经验反应动力学模型,通过Matlab回归得到了动力学参数。将得到的动力学方程用Fortran语言编写并嵌入到Aspen Plus。分析了反应段理论板数、进料板位置、精馏段理论板数、提馏段理论板数等因素对丙酮转化率和异丙叉丙酮选择性的影响。优化后的催化反应精馏塔工艺,丙酮转化率达到99%,异丙叉丙酮选择性达到93%。     

邻苯基苯酚的合成研究

以环己酮为原料,酸性树脂为催化剂,在减压下进行缩合反应,得到中间体2-(1-环己烯基)环己酮。然后,在贵金属催化剂存在下,进行气相脱氢反应,合成邻苯基苯酚。考察了反应温度、2-(1-环己烯基)环己酮的进料流量、氢气的进料流量以及贵金属催化剂的预处理对邻苯基苯酚收率的影响。从而确定了合成工艺条件为:反应温度375℃;2-(1-环己烯基)环己酮的进料流量4mL/h;氢气的进料流量60mL/min;用去离子水洗涤处理贵金属催化剂。在此条件下,邻苯基苯酚的收率达94%以上。     

基于双回流变压吸附工艺的空气分离模拟及分析

双回流变压吸附是一种在吸附塔中间位置进料,塔顶和塔底分别采用轻、重组分回流的变压吸附过程,能够同时生产两种高纯度、高回收率的产品气。以实验室自主合成的LiLSX分子筛为吸附剂,利用Aspen Adsorption模拟软件,对进料组成为78%N_2/21%O_2/1%Ar的实际空气进行了两塔双回流变压吸附的模拟研究。模拟结果表明:当原料气为78%N_2/21%O_2/1%Ar,吸附压力为2 bar(1 bar=105Pa),解吸压力为0.3 bar,进料量为0.4 m~3/h,轻组分回流流量为0.095 L/min,重组分回流流量为5.22 L/min时,能够得到体积分数为95.67%的O_2和体积分数为98.25%的N_2,回收率分别为94.60%和99.91%。并且进一步探究了进料位置、吸附时间、轻组分回流流量、重组分产品气流量等因素对O_2和N_2两种产品气纯度和回收率的影响。     

分子筛合成MTBE反应精馏工艺的模拟和优化

提出以改性的分子筛作为催化剂合成甲基叔丁基醚(MTBE)的反应精馏工艺。运用Aspen Plus中的Rad Frac模块模拟反应精馏,采用平衡级模型,并且考虑了反应动力学对反应过程的影响,通过优化工艺参数可以有效避免可能发生的副反应。考察了操作压力、反应区/进料位置、回流比、单板持液量以及甲醇补充量对流程的影响。由模拟结果可知,反应精馏异丁烯转化率达到97.1%,MTBE产品质量分数达到99.1%,表明分子筛作为反应精馏催化剂能够得到较高的异丁烯转化率和产品质量分数。     

叔丁醇催化精馏脱水制异丁烯模拟研究

以质量分数85%叔丁醇(TBA)为原料,对TBA催化精馏脱水制异丁烯工艺进行模拟计算。回归了自制的磺酸阳离子树脂催化剂的动力学数据,并使用Fortran编写了动力学子程序接口。应用Aspen Plus模型系统地讨论了反应段塔板数、操作压力、回流比、精馏段和提馏段塔板数、进料位置对TBA脱水效果的影响。在TBA进料量100 kg/h,反应段每块塔板填装45 kg催化剂,塔顶液相采出异丁烯的条件下进行模拟,结果表明:精馏段4块塔板,反应段5块塔板,提馏段4块塔板,操作压力0.35 MPa,回流比1.5,进料位置在第4块塔板时,TBA转化率达99.5%。     

基于双回流变压吸附工艺的空气分离模拟及分析

双回流变压吸附是一种在吸附塔中间位置进料,塔顶和塔底分别采用轻、重组分回流的变压吸附过程,能够同时生产两种高纯度、高回收率的产品气。以实验室自主合成的LiLSX分子筛为吸附剂,利用Aspen Adsorption模拟软件,对进料组成为78%N₂/21%O₂/1%Ar的实际空气进行了两塔双回流变压吸附的模拟研究。模拟结果表明：当原料气为78%N₂/21%O₂/1%Ar,吸附压力为2 bar(1 bar=10⁵ Pa),解吸压力为0.3 bar,进料量为0.4 m³/h,轻组分回流流量为0.095 L/min,重组分回流流量为5.22 L/min时,能够得到体积分数为95.67%的O₂和体积分数为98.25%的N₂,回收率分别为94.60%和99.91%。并且进一步探究了进料位置、吸附时间、轻组分回流流量、重组分产品气流量等因素对O₂和N₂两种产品气纯度和回收率的影响。     

催化精馏分解过氧化氢异丙苯制苯酚模拟计算

强酸性大孔树脂催化过氧化氢异丙苯(CHP)分解反应制苯酚是一个快速反应,需要用丙酮对进料CHP进行稀释,且反应过程要注意及时移出热量。依据该反应特点,设计催化精馏分解CHP制苯酚,应用Aspen Plus过程模拟软件进行了模拟计算。操作压力增大转化率下降而热负荷增大;回流比增大转化率开始增大,但一定程度后处于恒定;CHP进料位置越低转化率越低;而丙酮进料位置对转化率影响很小;停留时间增加,转化率开始增加而后维持一恒定值,但再沸器热负荷降低。计算结果对催化精馏分解CHP制苯酚工艺设计具有参考价值。     

Fe-5A催化亚甲基蓝溶液湿式H2O2氧化

以九水硝酸铁[Fe(NO3)3?9H2O]和柱状5A分子筛为原料采用湿法浸渍法制备Fe?5A催化剂,催化湿式H2O2氧化亚甲基蓝溶液,考察了间歇反应器中pH值和温度对亚甲基蓝转化率的影响及在连续固定床反应器中床层催化剂装填量、进料液流量、温度和亚甲基蓝入口浓度对亚甲基蓝降解性能的影响. 结果表明,在间歇反应中,在亚甲基蓝浓度50 mg/L、温度70℃、pH为2、反应20 min的条件下,亚甲基蓝的转化率为95.9%. 固定床反应中,随温度降低及进料液流量增加,亚甲基蓝转化率降低;随亚甲基蓝入口浓度增加,亚甲基蓝和化学需氧量(COD)的转化率变化幅度很小. 在温度70℃及pH=2、进料液流量4 mL/min、Fe?5A催化剂装填量1.25 g、亚甲基蓝浓度50?300 mg/L、固定床连续运转5 h的条件下,亚甲基蓝的转化率超过98%,COD转化率大于82%,铁浸出浓度低于3.5 mg/L,相同条件下,装填2.5 g 5A分子筛的固定床中50 mg/L亚甲基蓝的转化率仅为73.3%.     

离子液体反应萃取精馏合成乙酸乙酯

采用离子液体1-磺酸丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([HSO₃bmim][HSO₄])和1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([BMIM][Tf₂N])分别作为催化剂和萃取剂,对乙酸甲酯与乙醇合成乙酸乙酯和甲醇的反应萃取精馏(RED)过程进行了模拟计算。在反应动力学和汽液相平衡分析基础上建立了反应萃取精馏流程,研究了理论板数、回流比、持液量、进料位置、溶剂比(萃取剂进料与原料进料摩尔流量的比值)、催化剂进料流量等参数对反应萃取精馏过程的影响。在优化的操作条件下,甲醇纯度为0.9922,乙酸乙酯纯度为0.9905,乙酸甲酯转化率为0.9922。     

ZrOCl_2·8H_2O/USY催化月桂酸与月桂醇的酯化反应

采用浸渍法制备了负载型ZrOCl2.8H2O/USY催化剂,并用XRD、SEM等对其进行了表征。以ZrOCl2.8H2O/USY为催化剂,考察了其对月桂酸与月桂醇酯化反应的催化性能。以月桂酸的转化率为考察指标,讨论了催化剂活性以及各种因素如催化剂用量、反应溶剂、反应时间对该酯化反应月桂酸的转化率的影响。实验结果表明,n(月桂酸)∶n(月桂醇)=1∶1,30%(质量分数)ZrOCl2.8H2O/USY为催化剂,反应溶剂为氯代苯,当催化剂用量为反应物总质量的5.0%,溶剂回流条件下反应16 h,月桂酸的转化率达95.2%。     

活性炭固载磷钨酸催化合成2 -异丙基-1,3 -苯并二氧五环的研究

以邻苯二酯和异丁醛为原料，活性炭固载磷钨酸为催化剂合成了杀虫剂呋喃丹的中间体2—异丙基—1，3—苯并二氧五环。采用正交实验法考察了原料配比、催化剂的固载量及其用量和带水剂量等因素对缩合收率的影响。其最优工艺条件是：n(邻苯二酚)：n(异丁醛)：m(催化剂)：v(带水剂)为1mol：1．5mol：10g：200mL，催化剂的固载量为23．6％，反应在回流温度下进行，反应时间约4h，收率可达90．8％。催化剂可重复使用。     

氟代脱硝合成芳香族氟化物

对以间二硝基苯为反应底物,喷雾干燥的氟化钾(简写为SD-KF)为氟化剂,一步合成间硝基氟苯的氟代脱硝反应,考察了催化剂、反应时间、溶剂等因素对反应的影响。GC分析结果表明,在间二硝基苯用量为6.72 g(40 mmol)、SD-KF用量为9.28 g(160 mmol)、四苯基溴化钅粦用量为1.68 g(4 mmol)时,以5.8 mL(40 mmol)邻苯二甲酰氯(PDC)为NO2-捕捉剂,以二甲亚砜(DMSO)为反应介质,回流温度下反应6 h,反应的转化率和选择性可达93.2%、84.3%,间硝基氟苯收率可达78.6%。反应也可在微波辐射下进行,此时反应的转化率、选择性及产物的收率分别为97.9%、85.5%、83.7%。     

活性炭固载磷钨酸催化合成异丁醛缩顺—2—丁烯—1，4—二醇

研究了用活性炭固载磷钨酸催化合成异丁醛缩顺 -2 -丁烯 -1,4-二醇。考察了催化剂固载量、醇醛物质的量比、带水剂用量等因素对缩合反应的影响。其优化条件为 :顺 -2 -丁烯 -1,4-二醇、异丁醛、催化剂、带水剂的量分别为 1mol、1.0 5mol、7.0 g、10 0mL ,反应在回流温度下进行 ,时间约 3h ,收率达 86.4%。催化剂可重复使用     

固体超强酸催化异构桃金娘烯醛合成紫苏醛

以桃金娘烯醛为原料,以低温浸渍法制备的SZT-15固体超强酸为新型催化剂,在裂解反应装置中进行催化异构桃金娘烯醛合成紫苏醛反应。考察了异构反应条件对反应转化率和选择性的影响规律,并对催化剂的酸度和晶体结构表征。结果表明：在浸渍浓度1.0 mol/L,焙烧温度550 ℃,进样速度1.0 mL/min,反应温度400 ℃条件下,转化率达87.51%,选择性可达40.56%。催化剂的酸度H0可达?16.0,出现了较强的锐钛矿晶相衍射峰。     

Synthesis of methylal by catalytic distillation

Methylal is an important raw material and an excellent solvent in industry. The conventional methods for the synthesis of methylal have drawbacks such as corrosion to the equipments, catalyst isolation, high molar ratio of methanol to formaldehyde and high cost of equipments. To overcome these drawbacks, the synthesis of methylal was investigated in a pilot scale catalytic distillation column using Sulzer BX and the structured catalytic packing Katapak-SP 12 in the present study. The reaction was catalyzed by polystyrene based macroporous cation exchange resin (D72) which was filled in the catalystic layers of the structured packings. The effects of operating parameters such as reflux ratio, total feed rate, molar ratio of methanol to formaldehyde, catalyst weight, aqueous formaldehyde concentration were studied experimentally. The appropriate operating parameters obtained in the present study include: reflux ratio is 5; total feed rate is 3.10 kg/h; molar ratio of methanol to formaldehyde is 2.5, catalyst weight is 0.51 kg, aqueous formaldehyde concentration is 35.3%. Under the above operating conditions the average conversion of formaldehyde is 99.6% while the average methylal purity is 92.1%. In order to achieve higher purity of methylal at the top of the column, two different configurations: feeding aqueous formaldehyde and feeding water at mid-way of rectifying section, was tried in the experiments. The experimental results show that the former configuration surpasses the latter, under which the average conversion of formaldehyde is 99.8% and the average methylal purity is 99.1%.     

黏红酵母CCZU-G5选择性加氢柠檬醛合成香叶醇

以黏红酵母CCZU-G5为菌株,通过对菌体培养时间、辅底物葡萄糖浓度、底物柠檬醛初始用量、菌体浓度及反应时间等条件的研究,考察其对柠檬醛选择性加氢反应的影响。结果表明,当培养28 h后,菌体达到对数生长期末期,此时菌体数量及活力处于较高水平。利用此时的菌体进行加氢反应过程中,最佳反应条件为：辅底物葡萄糖浓度40 g/L,底物柠檬醛添加浓度4 g/L,菌体浓度0.4 g/mL,反应时间22 h。在此条件下,柠檬醛转化率及对香叶醇的选择性分别达88.6%与95.2%。此研究为生物合成香叶醇的工业化奠定基础。     

醋酸甲酯和甲醇热集成变压精馏分离工艺模拟与优化

基于对醋酸甲酯与甲醇二元共沸特性的分析,提出热集成变压精馏分离醋酸甲酯和甲醇的工艺. 利用Aspen Plus软件对该分离过程进行模拟,以NRTL活度系数方程为物性计算方法,其二元相互作用参数由气液相平衡数据回归,分析了加压塔和常压塔的理论板数、进料位置及回流比对分离效果的影响,并进行了能耗比较. 结果表明,该工艺能很好地分离醋酸甲酯和甲醇,较佳的工艺条件为：加压塔操作压力909 kPa,理论板数32,第21块板进料,回流比4.2,塔釜醋酸甲酯纯度99.8%;常压塔操作压力101 kPa,理论板数30,第20块板进料,回流比4.6,塔釜甲醇纯度99.0%. 与常规变压精馏相比,热集成变压精馏可节能达45.8%;与以水为萃取剂的萃取精馏分离工艺相比,热集成变压精馏分离工艺更适合醋酸甲酯与甲醇体系的分离.     

硝酸锰溶液直接氧化法制备电子级四氧化三锰

以硝酸锰为原料、氨水为沉淀剂、空气为氧化剂制备高纯Mn3O4. 通过正交实验研究了氨水滴加速度、反应终点pH值、反应温度、乙醇加入量、空气通入速率对产物中Mn含量的影响. 结果表明,当氨水滴加速度为4 mL/min、反应终点pH值为11、反应温度为80℃、乙醇加入量为15 mL、空气通入流量为80 L/h时,获得产物Mn含量为77.53%(w)、粒度约为10 mm的高纯电子级Mn3O4,同时克服了现有技术采用硫酸锰制备Mn3O4中硫含量高的缺点.