基于反應精餾的工業(yè)乙醇除水工藝及其過程模擬研究.pdf

1、無水乙醇是一種非常重要的有機化工原料，廣泛用于食品、化學試劑、醫(yī)藥、油漆、顏料、化妝品、燃料、香料、國防、電子、航天等工業(yè)領域。由于乙醇能與水形成二元均相共沸物，所以利用普通精餾的方法無法直接從乙醇-水混合物中提純乙醇。針對此問題，工業(yè)上和學術上提出采用共沸精餾、萃取精餾、吸附分離和滲透蒸發(fā)等方法，但這些方法均存在分離劑用量大、系統(tǒng)能耗高、設備投資費用高、分離流程復雜等問題，所以研究和開發(fā)新型無水乙醇制備工藝非常重要和必要。反應精餾是現(xiàn)

2、代化工過程強化的代表性技術，并已在工業(yè)上得到成功應用。本文提出一種基于反應精餾技術的工業(yè)乙醇除水工藝，并利用數學模擬對這一工藝的可行性及過程基本規(guī)律進行模擬和分析，旨在為新工藝開發(fā)和工業(yè)裝置設計奠定理論基礎。
　　 (1)提出一種以環(huán)氧乙烷和工業(yè)乙醇為原料，利用反應精餾法脫除工業(yè)乙醇中水分、同時副產乙二醇等有價值組分的無水乙醇制取新工藝。
　　 首先對體系反應動力學、組分物性參數和相平衡熱力學進行了模擬與分析，結果表明，

3、環(huán)氧乙烷水合反應條件能滿足反應精餾技術的適用性要求，表現(xiàn)為：化學反應條件和產物分離條件可較好匹配，體系不形成新的二元和三元共沸物，反應物和產物的揮發(fā)度排序允許塔頂直接得到無水乙醇，塔釜采出反應得到的重組分，乙醇還可作為載熱劑輔助移出反應熱。在此基礎上，構想出全系統(tǒng)概念流程，包括反應精餾塔的構型及原料進料方式，后續(xù)產物的精餾分離流程。
　　 (2)利用Aspen Plus模擬平臺，對工藝的可行性進行了模擬、分析與評價。
　　

4、 考察了反應精餾塔設備參數和操作參數對關鍵組分轉化率的影響，得到適宜的設備和操作條件，得到塔內溫度、汽液相濃度和流量的分布。模擬結果表明，反應精餾塔在操作壓力為0.4 MPa，環(huán)氧乙烷與水的進料摩爾比為2：1、回流比為8、理論塔板數為25的條件下，環(huán)氧乙烷與水在反應精餾塔內完全轉化，塔頂得到無水乙醇，塔釜產物用兩個精餾塔進行分離，得到乙二醇單乙醚、乙二醇和二乙二醇三種產品。
　　 與現(xiàn)有工藝的技術性和經濟性進行了初步比較，結果