醋酸脫水是聚乙烯醇生產(chǎn)中的一個重要工藝過程,目前主要采用非均相共沸精餾,并以醋酸異丙酯為共沸劑。醋酸異丙酯在酸性條件下會發(fā)生緩慢水解生成異丙醇,影響系統(tǒng)穩(wěn)定操作。然而,這個因素在以往的過程設計、分析中并未被充分考慮。對醋酸脫水工藝中異丙醇的生成、分布進行研究,對實現(xiàn)穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)量及節(jié)能降耗,具有一定的指導意義。本文在500mL反應釜中,分別實驗探究水相和酯相兩種條件下溫度對醋酸異丙酯自水解反應的影響。通過熱力學分析計算,得到該反應焓變?為10.02kJ/mol,熵變?為15.18 J/（mol·K）。通過對動力學實驗數(shù)據(jù)分析回歸處理,分別得到了在上述不同條件下適用的反應動力學方程。水相條件下的動力學方程為:（?）酯相條件下的動力學方程為:（?）本文采用Aspen Plus模擬軟件中的反應精餾模塊,對醋酸異丙酯水解反應的醋酸脫水工藝過程進行模擬,并與共沸劑發(fā)生水解的工藝流程進行比較。結果表明,若工藝中未設置排雜物流,使異丙醇在系統(tǒng)中不斷積累,會造成共沸精餾塔中的溫度分布發(fā)生變化,使塔頂蒸汽中的醋酸含量增加、再沸器熱負荷增加、對分離過程造成不利影響。然后,本文利用Aspen Dyn... 

【文章來源】：天津大學天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

非均相共沸精餾工藝流程圖

圖 2-1 實驗裝置示意圖Fig.2-1 Schematic diagram of experimental equipment釜；2：電加熱套；3：攪拌槳；4：防爆片；5：溫度計；6：V1、V4：放空閥；V2：進氣閥；V3，V5：取樣閥示意圖如圖 2-1 所示。：錐形瓶配制一定配比的反應液，沿釜壁緩慢倒入反應將釜蓋的主螺母逐步擰緊對其密封，套上加熱套。（開 N2鋼瓶和閥 V2，使釜中壓力達到 1.5MPa；打開冷置），然后啟動攪拌（攪拌速率 350 rpm）；設置反I 級半功率檔位加熱，防止反應釜超溫）。熱到設定溫度后穩(wěn)定 30min，開始取樣分析；（注意事間隔一定時間取樣一次：依此打開閥 V4、V5、V3，并

產(chǎn)物之一的醋酸所催化。這類反應屬于均相酸催化反應，一般，醋酸屬于Ｂ酸，能釋放出質(zhì)子 ，對于Ｂ酸催化的反應，反應物作用，生成質(zhì)子化物，然后質(zhì)子從質(zhì)子化物中轉(zhuǎn)移，。醋酸異丙酯分子中的羰基（ ）屬于極性基團，O 原子的部分負電荷，C 原子帶部分正電荷， 易結合在 O 原子上，，π 電子云則向 O 原子移動，使羰基的正電性加強，更容易發(fā)生醋酸異丙酯在醋酸催化下的水解反應歷程可以描述如下：醋生成質(zhì)子 ， 可與醋酸異丙酯生成不穩(wěn)定的質(zhì)子化化合物子云偏移，水進攻質(zhì)子化化合物的羰基的 C 原子，并與其發(fā)生電子轉(zhuǎn)移和消除醇，最后 又重新游離出來繼續(xù)參與催化反合物與水的親核加成反應為速率控制步驟，其余各步均處于平可表示為圖 2-6：

【參考文獻】：
期刊論文
[1]乙酸異丙酯的不同生產(chǎn)工藝研究進展[J]. 杜建鋼,張雷,鄧益平.  現(xiàn)代化工. 2017(09)
[2]我國聚乙烯醇的市場分析[J]. 朱燕.  精細與專用化學品. 2017(07)
[3]聚乙烯醇（PVA）市場分析與展望[J]. 王天華,楊菲,于鳳琴,易莎莎,紀三郝.  山東化工. 2016(02)
[4]醋酸-水萃取精餾萃取劑的選擇及過程模擬和優(yōu)化[J]. 劉緒江,張雷.  現(xiàn)代化工. 2015(08)
[5]稀醋酸萃取技術在PTA生產(chǎn)中的應用[J]. 蔣坤軍.  石油石化節(jié)能與減排. 2014(06)
[6]聚乙烯醇副產(chǎn)物的利用及精醋酸甲酯的生產(chǎn)[J]. 徐凌云.  安徽化工. 2014(05)
[7]萃取精餾分離醋酸-水體系的模擬計算及實驗研究[J]. 樊冬娌,曹宇鋒.  化學世界. 2014(06)
[8]醋酸-水萃取精餾過程的模擬[J]. 余美瓊,楊金杯,陳秀宇,陳文韜.  福建師大福清分校學報. 2013(05)
[9]醋酸脫水萃取精餾過程的控制研究[J]. 位倩倩,馬鳳云,鐘梅,劉景梅,閔犁園.  計算機與應用化學. 2013(05)
[10]發(fā)泡聚乙烯醇產(chǎn)業(yè)化及其應用分析[J]. 朱宏,鄧凌云,王冬梅.  包裝學報. 2013(01)

博士論文
[1]乙酸仲丁酯萃取—共沸精餾回收廢水中乙酸過程基礎研究[D]. 李玲.福州大學 2014

碩士論文
[1]合成草酸二甲酯及草酸二乙酯的自催化酯化反應研究[D]. 石蕾.天津大學 2014
[2]乙醇酸甲酯均相催化水解過程研究[D]. 陳曲.天津大學 2014
[3]草酸二甲酯水解反應動力學的研究[D]. 竇文靜.天津大學 2013
[4]醋酸精餾軟測量與先進控制研究[D]. 李靜.華東理工大學 2013
[5]醋酸脫水共沸精餾過程模擬與優(yōu)化[D]. 許周凱.華東理工大學 2012
[6]醋酸與異丙醇酯化反應用陽離子交換樹脂催化劑的失活機理研究[D]. 熊婷.華東理工大學 2012
[7]采用萃取與共沸精餾進行稀醋酸回收工藝研究[D]. 林琳.華東理工大學 2012
[8]醋酸脫水共沸精餾過程的動態(tài)模擬與先進控制研究[D]. 葉柳青.華東理工大學 2011
[9]甲酸甲酯水解制甲酸及其動力學的研究[D]. 何健.華南理工大學 1989



本文編號：3248355