酯交換法合成醋酸正丁酯的催化精餾過程研究.pdf

1、在塔內(nèi)裝有固體催化劑的反應(yīng)精餾形式稱為催化精餾，是近幾十年發(fā)展起來的一種新的化工技術(shù)，具有能耗低、操作簡單、投資少等優(yōu)點。本文對酯交換法制備醋酸正丁酯的催化精餾過程進行了實驗和模擬研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　 在間歇攪拌釜式反應(yīng)器中測定了NKC-9型強酸性陽離子交換樹脂催化的醋酸甲酯與正丁醇的酯交換反應(yīng)動力學(xué)，考察影響反應(yīng)速率的各種因素的影響，得出了該反應(yīng)的擬均相動力學(xué)模型。
　　 自行設(shè)計制作了催化反應(yīng)段并建立了催化

2、精餾實驗裝置，進行了該酯交換反應(yīng)的催化精餾實驗研究，并考察了操作條件對醋酸甲酯轉(zhuǎn)化率的影響。
　　 建立了催化精餾過程的非平衡級穩(wěn)態(tài)模型，采用Newton同倫連續(xù)法進行模型的求解。并通過模擬結(jié)果與實驗結(jié)果的對比驗證了模型的準確性，應(yīng)用模型系統(tǒng)分析催化精餾過程的穩(wěn)態(tài)特性，考察了回流比、原料摩爾比、進料量、反應(yīng)段內(nèi)催化劑的用量和反應(yīng)段級數(shù)對醋酸甲酯轉(zhuǎn)化率影響。本文還將模擬結(jié)果與Katpak-s和Katapak-sp型催化劑裝填方式進

3、行比較，結(jié)果表明本文開發(fā)的催化反應(yīng)段更有利于化學(xué)反應(yīng)的進行，因此醋酸甲酯轉(zhuǎn)化率顯著高于文獻值；文中還將模擬結(jié)果與著名的過程模擬軟件ASPEN Plus和PROⅡ的模擬結(jié)果進行對比，結(jié)果表明本文建立的非平衡級模型由于避開了填料等板高度的計算，因而比軟件模型中使用的平衡級模型更為合理，其計算結(jié)果也與實驗值更為接近。
　　 采用VOF法，建立了催化反應(yīng)段的二維CFD模型，對裝填催化劑的部分使用多孔介質(zhì)模型，考察了不同液體入口流速和氣體