亞硝酸甲酯再生工藝優(yōu)化及填料塔中反應(yīng)過程模擬研究.pdf

1、亞硝酸甲酯（Methyl Nitrite，簡稱MN）再生反應(yīng)是合成氣制草酸二甲酯工藝中的重要反應(yīng)步驟，也是影響草酸二甲酯合成工業(yè)放大的關(guān)鍵一步。亞硝酸甲酯再生反應(yīng)過程較為復(fù)雜，除了生成主產(chǎn)物亞硝酸甲酯，還有硝酸、亞硝酸等副產(chǎn)物生成。為了提高亞硝酸甲酯的收率，減少副反應(yīng)的發(fā)生，需要對再生反應(yīng)的工藝進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計。
　　本文在填料鼓泡塔中對亞硝酸甲酯再生反應(yīng)進(jìn)行了研究，確定了最佳工藝操作條件為：反應(yīng)溫度35~45℃，NO/O2摩爾

2、比5~6，甲醇進(jìn)料量40 mL，氣體流速450~500 mL/min，氮氣體積含量70~80％。在此工藝條件下，亞硝酸甲酯收率可達(dá)90.3%。并對含CO2雜質(zhì)氣體對再生反應(yīng)的影響進(jìn)行了實驗考察，結(jié)果表明CO2對再生反應(yīng)過程沒有影響。
　　填料鼓泡塔中甲醇加入量大大過量，隨著反應(yīng)進(jìn)行，其濃度會
　　逐漸降低因而需要后期對其進(jìn)行分離。為了使甲醇的進(jìn)料量符合化學(xué)計量比，在氣相法反應(yīng)裝置中對甲醇以氣相進(jìn)料制取亞硝酸甲酯的反應(yīng)工藝進(jìn)行

3、了研究，確定了最佳的工藝條件：反應(yīng)溫度70℃，NO/O2摩爾比為5~6，甲醇/NO摩爾比為1，氣體流速400~450 mL/min，氮氣體積含量70~80%。在此工藝條件下，MN的收率可達(dá)84.21%。與填料鼓泡塔相比，氣相法甲醇進(jìn)料量更接近于化學(xué)計量比，從而可以減少后續(xù)分離的能耗。但其缺點是反應(yīng)溫度較高且MN收率較低。
　　在實驗的基礎(chǔ)上，采用前期獲得的亞硝酸甲酯再生反應(yīng)動力學(xué)對填料塔中亞硝酸甲酯再生過程進(jìn)行了模擬計算，并將模擬

4、結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比，結(jié)果表明，亞硝酸甲酯收率的計算值與實驗值的最大相對偏差為-4.39%，氧氣轉(zhuǎn)化率的計算值與實驗值的最大相對偏差為-8.15%，說明建立的數(shù)學(xué)模型有一定的合理性，對亞硝酸甲酯再生反應(yīng)器的放大設(shè)計有一定的指導(dǎo)意義。
　　為了充分利用亞硝酸甲酯再生反應(yīng)器底部富集的副產(chǎn)物 HNO3和未反應(yīng)的甲醇，進(jìn)一步研究了NO與硝酸、甲醇反應(yīng)制取亞硝酸甲酯的反應(yīng)過程，對此過程進(jìn)行了熱力學(xué)分析。通過實驗確定了該過程適宜的工藝條件