(甲基)丙烯酸甲酯是重要化工原料及有機單體,其廣泛應(yīng)用到紡織、涂料、建筑及制造業(yè)等化工領(lǐng)域。高純優(yōu)等品的(甲基)丙烯酸甲酯(≥99.8wt%)是市場需求的重要趨勢。目前,工業(yè)上獲得高純度(甲基)丙烯酸甲酯的關(guān)鍵核心是水分、中間產(chǎn)物甲基丙烯醛和甲基丙烯酸等微量雜質(zhì)的脫除。本論文主要圍繞著獲得高純(甲基)丙烯酸甲酯的難題展開,通過熱力學(xué)、分離方法、系統(tǒng)集成等對(甲基)丙烯酸甲酯分離體系進行了系統(tǒng)研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)通過實驗系統(tǒng)研究了甲基丙烯醛-水、甲基丙烯醛-丙醛和甲基丙烯醛-甲基丙烯酸-水的液液和氣液相平衡,檢驗了實驗數(shù)據(jù)的熱力學(xué)一致性。利用NRTL、UNIQUAC和WILSON模型進行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)獲得相關(guān)的二元交互參數(shù),通過模擬值與實驗值的誤差分析優(yōu)選熱力學(xué)模型并驗證了模型選擇的可靠性。進一步完善了(甲基)丙烯酸甲酯體系的相平衡數(shù)據(jù),構(gòu)建了完整的熱力學(xué)體系。(2)通過實驗和計算結(jié)合,設(shè)計并篩選了萃取分離過程中甲基丙烯酸萃取劑,建立了甲基丙烯酸的萃取工藝。系統(tǒng)研究了甲苯、環(huán)己烷和正己烷三種不同萃取劑對甲基丙烯酸的萃取效果,考察了溫度、萃取劑用量對萃取效果的影響。在實驗基礎(chǔ)上,利用UNIQUAC模型對二元交互參數(shù)進行了修正。以最小年總化成本為目標函數(shù),對甲基丙烯酸萃取工藝進行優(yōu)化及經(jīng)濟分析,經(jīng)濟性對比結(jié)果為:甲苯正己烷環(huán)己烷。最終確定甲苯萃取的最優(yōu)工藝條件。為工業(yè)中甲基丙烯酸萃取分離奠定了理論基礎(chǔ)。(3)設(shè)計了一種針對丙烯酸(甲酯)多組分體系的系統(tǒng)分離方法�；跓崃W(xué)分析,建立了包含若干分離可行性的超級結(jié)構(gòu),縮小了分離搜索范圍。以能耗為目標函數(shù),確定最優(yōu)的分離流程。對八組分丙烯酸體系分離進行實例研究,結(jié)果表明系統(tǒng)分離方法簡單易用且結(jié)果可靠。(4)驗證了甲基丙烯酸甲酯千噸級中試分離工藝�；诩谆┧峒柞シ蛛x中試實驗數(shù)據(jù),通過流程模擬對中間產(chǎn)物甲基丙烯酸和產(chǎn)品甲基丙烯酸甲酯的分離進行了驗證。甲基丙烯酸甲酯分離的設(shè)計與中試基本吻合(誤差為5%),甲基丙烯酸分離的設(shè)計與中試誤差較大,約為10～15%。
【學(xué)位單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ225.24
【部分圖文】：

圖１－１邋２０１４－２０１８年國內(nèi)ＭＭＡ產(chǎn)能逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｆｏｒ邋ＭＭＡ邋ｉｎ邋Ｃｈｉｎａ邋ｉｎ邋２０１４－２０１８逡逑年３月，由中國科學(xué)院過程工程研究所離子液體與綠色工程團離子液體催化乙烯－合成氣制ＭＭＡ成套技術(shù)”通過了由中國

后續(xù)反應(yīng)的需求。１９９９年，Ｏｋａｍｏｔｏ和Ｇｏｔｏ邋（ＯｋａｍｏｔｏＨ，１９９９）提出了水洗逡逑－甲醇干燥－甲醇吸收－回收精餾的四塔分離ＭＡＬ的工藝流程（圖１－２），但這種方逡逑法需要使用大量的甲醇，甲醇對人體有害且對環(huán)境有污染。２０１２年，閆瑞一等逡逑（ＹａｎＲＹ，２０１１）提出了離子液體（ＩＬｓ）吸收分離ＭＡＬ的工藝流程（圖１－３），逡逑篩選了合適的離子液體對ＭＡＬ進行吸收，并利用ＭＡＬ與離子液體沸點差異直逡逑接用蒸餾法獲得高純度的ＭＡＬ，離子液體可以循環(huán)使用。但是離子液體的高成逡逑本限制此方法的工業(yè)化。２０１５年，陳建新等（陳建新，２０１５）提出利用６－８個碳逡逑原子烷烴作為吸收劑吸收ＭＡＬ的分離純化工藝。該工藝利用烷烴的弱極性以及逡逑與水互溶度小的特點，在吸收塔中將ＭＡＬ吸收下來；將吸收后ＭＡＬ混合液經(jīng)逡逑過油水頃析器分層，上層油相進入脫輕塔，脫輕塔頂部一部分物流回流，一部分逡逑作為輕相采出，塔底物流進入脫重塔進行精餾分離，脫重塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品ＭＡＬ，逡逑塔底得到吸收劑循環(huán)到吸收塔中使用。該工藝流程工藝較為簡單，能耗較低，可逡逑以滿足ＭＡＬ的純度要求。逡逑邐邋邐邋邐甲邋Ｓ？逡逑

用水將ＭＡＬ萃取分離。此分離工藝中也存在水與ＭＡＬ的共沸，無法滿足逡逑后續(xù)反應(yīng)的需求。１９９９年，Ｏｋａｍｏｔｏ和Ｇｏｔｏ邋（ＯｋａｍｏｔｏＨ，１９９９）提出了水洗逡逑－甲醇干燥－甲醇吸收－回收精餾的四塔分離ＭＡＬ的工藝流程（圖１－２），但這種方逡逑法需要使用大量的甲醇，甲醇對人體有害且對環(huán)境有污染。２０１２年，閆瑞一等逡逑（ＹａｎＲＹ，２０１１）提出了離子液體（ＩＬｓ）吸收分離ＭＡＬ的工藝流程（圖１－３），逡逑篩選了合適的離子液體對ＭＡＬ進行吸收，并利用ＭＡＬ與離子液體沸點差異直逡逑接用蒸餾法獲得高純度的ＭＡＬ，離子液體可以循環(huán)使用。但是離子液體的高成逡逑本限制此方法的工業(yè)化。２０１５年，陳建新等（陳建新，２０１５）提出利用６－８個碳逡逑原子烷烴作為吸收劑吸收ＭＡＬ的分離純化工藝。該工藝利用烷烴的弱極性以及逡逑與水互溶度小的特點，在吸收塔中將ＭＡＬ吸收下來；將吸收后ＭＡＬ混合液經(jīng)逡逑過油水頃析器分層，上層油相進入脫輕塔，脫輕塔頂部一部分物流回流，一部分逡逑作為輕相采出

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本文編號：2820780