【摘要】：近年來,隨著環(huán)境與能源短缺問題的日益突出,節(jié)能降耗與綠色生產(chǎn)成了化學(xué)工業(yè)過程的明顯趨勢(shì)。乙酸異丁酯廣泛應(yīng)用于化工和醫(yī)藥行業(yè),隨著眾學(xué)者對(duì)乙酸異丁酯合成方法的不斷研究,乙酸異丁酯在工業(yè)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。目前,工業(yè)上合成乙酸異丁酯的工藝大都是先反應(yīng)然后進(jìn)行多步分離的過程,該工藝存在能耗高、過程復(fù)雜繁瑣等問題。本文通過Aspen模擬軟件對(duì)合成乙酸異丁酯的反應(yīng)精餾工藝及其強(qiáng)化過程的優(yōu)化與控制進(jìn)行了研究。首先對(duì)等量進(jìn)料操作方式的常規(guī)反應(yīng)精餾(CRD)流程的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化與動(dòng)態(tài)控制進(jìn)行了研究。以年度總費(fèi)用(TAC)為優(yōu)化目標(biāo),CRD流程優(yōu)化后的TAC為5.26×10~5$/year。對(duì)CRD流程在引入±20%進(jìn)料流率與5%進(jìn)料組分?jǐn)_動(dòng)時(shí)的控制性能進(jìn)行研究,得到了控制效果較好的控制方案CS2。為了進(jìn)一步降低過程的TAC,研究了塔釜再沸式熱泵反應(yīng)精餾(BR-HPRD)、中間再沸式熱泵反應(yīng)精餾(IR-HPRD-1)和帶預(yù)熱器的中間再沸式熱泵反應(yīng)精餾(IR-HPRD-2)流程。優(yōu)化結(jié)果表明:與CRD流程相比,BR-HPRD、IR-HPRD-1與IR-HPRD-2流程的TAC分別降低了10.00%、16.92%和19.13%。通過對(duì)IR-HPRD-2流程在引入±20%進(jìn)料流率與5%進(jìn)料組分?jǐn)_動(dòng)時(shí)的可控性進(jìn)行研究,得到了較為有效的控制結(jié)構(gòu),可以實(shí)現(xiàn)較為穩(wěn)健的控制。然后對(duì)非等量進(jìn)料操作方式下的反應(yīng)精餾隔壁塔(RDWC)流程、熱泵反應(yīng)精餾隔壁塔部分熱集成(VRHP-RDWC-1)流程和熱泵反應(yīng)精餾隔壁塔完全熱集成(VRHP-RDWC-2)流程進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)態(tài)可控性研究。經(jīng)濟(jì)優(yōu)化結(jié)果表明:RDWC、VRHP-RDWC-1和VRHP-RDWC-2流程的TAC分別是7.45×10~5$/year、6.68×10~5$/year和5.79×10~5$/year。與RDWC流程相比,VRHP-RDWC-1和VRHP-RDWC-2流程的TAC分別降低了10.23%和22.30%。對(duì)RDWC流程設(shè)計(jì)了2種控制方案,結(jié)果表明:帶汽相分率控制的控制結(jié)構(gòu)CS2可以更為有效的控制產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)VRHP-RDWC-1和VRHP-RDWC-2流程引入±20%進(jìn)料流率與5%進(jìn)料組分?jǐn)_動(dòng)考察其動(dòng)態(tài)可控性,結(jié)果表明:兩種流程在帶有汽相分率控制器的控制方案下均能有效控制產(chǎn)品純度。最后,對(duì)不同流程的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)態(tài)可控性進(jìn)行定量比較。結(jié)果表明:在經(jīng)濟(jì)性方面,等量進(jìn)料方式占有較大優(yōu)勢(shì);在動(dòng)態(tài)可控性方面,非等量進(jìn)料模式下流程的可控性占有較大的優(yōu)勢(shì)。雖然等量進(jìn)料方式的IR-HPRD-2流程在穩(wěn)態(tài)經(jīng)濟(jì)方面有明顯優(yōu)勢(shì),但是針對(duì)目前工業(yè)生產(chǎn)上等量進(jìn)料操作模式較難實(shí)現(xiàn)的情況,非等量進(jìn)料方式的VRHP-RDWC-1流程是個(gè)較好的選擇。
【圖文】：

反應(yīng)精餾合成乙酸異丁酯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化與動(dòng)態(tài)控制異丁酯。還有研究采用 FePO4[4]、RuCl3[5]、CdO乙酸酐合成乙酸異丁酯。異丁基酮的 Baeyer-Villiger 氧化重排反應(yīng)liger 氧化重排反應(yīng)又叫拜耳-維立格氧化重排反氧化羧酸等）氧化下，甲基異丁基酮的氧化重排化劑和催化劑的作用下，甲基異丁基酮合成乙酸
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ225.24

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本文編號(hào)：2602319