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醋酸仲丁酯水解反应的催化精馏工艺模拟与优化

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当前,醋酸仲丁酯的生产工艺在不断进步,产量也不断提升,对于下游产品的开发能够进一步的促进其发展。对于醋酸仲丁酯的制备方法也得到了广泛的关注和研究。基于此,本文首先对物性方法进行选择,然后确定催化精馏塔采用平衡级模型进行模拟计算。采用模拟软件Aspen Plus对醋酸仲丁酯催化精馏水解过程进行模拟与优化。初步模拟结果表明醋酸仲丁酯转化率为57.42%。然后对模拟条件进行具体的分析,最后确定佳反应条件,全塔理论板数为37块,包括塔顶冷凝器和塔釜再沸器。其中精馏段14块,反应段21块,提馏段2块,水从反应段顶部进料,醋酸仲丁酯从反应段底部进料,水酯摩尔比为6:1,得到的模拟结果醋酸仲丁酯转化率达到96.87%。塔顶仲丁醇质量分数为71.85%,塔釜醋酸质量分数为46.53%。塔顶仲丁醇经进一步精制后质量分数达到99.00%,满足工业要求。
关键词:醋酸仲丁酯  催化精馏  水解反应  Aspen Plus模拟
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仲丁醇是一种无色透明液体,具有强烈的香气。易溶于水和苯,与乙醇、乙醚可任意互溶,也溶于丙酮[1]。在工业上,仲丁醇常被用作溶剂,也可以作为甲醇的共溶剂,来作为提高汽油辛烷值的组分。它还是增塑剂、选矿剂及除草剂等的生产原料,仲丁醇也经常被用作合成香精和燃料等的原料[2]。仲丁醇的最主要的应用是作为生产甲乙酮的中间体,90%以上的工业仲丁醇都被用作合成工业重要化工品甲乙酮。醋酸仲丁酯(sec-Butyl Acetate),又名乙酸仲丁酯,简称SBA,化学结构式为CH3COOCH(CH3)CH2CH3,相对分子质量116.16,密度0.86g/cm3,熔点-98.9 ℃,沸点112.3℃,闪点19℃,常温下是一种易燃、有刺激性气味的无色液体。作为一种优良的环保溶剂,醋酸仲丁酯广泛用于生产涂料、固化剂、胶粘剂等化工产品。此外,在医药、香料和精细化工等领域醋酸仲丁酯也有广泛应用,市场前景相对广阔。

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