ASPEN模拟反应精馏生产醋酸甲酯及工业化探讨
醋酸甲酯反应精馏研究及应用
醋酸甲酯反应精馏研究及应用醋酸甲酯（Methyl acetate）是一种常用的有机溶剂和溶剂中间体，具有广泛的应用领域。
醋酸甲酯可以通过醋酸与甲醇的反应合成，其反应精馏过程是研究和应用的重要方面。
醋酸甲酯的合成反应精馏研究主要包括分离回收醋酸、甲醇和副产物的技术梯度、温度、压力等参数的优化。
醋酸和甲醇反应生成醋酸甲酯的反应可逆性较强，所以反应的平衡常数对反应精馏过程的设计和优化非常关键。
通过控制温度、压力和配料比等条件，可以推动反应向产物方向进行，从而提高醋酸甲酯的收率和产量。
在醋酸甲酯的反应精馏过程中，醋酸和甲醇是以共沸物的形式存在，所以对于两者的分离回收非常重要。
一种常用的方法是通过调节精馏塔的塔板布置，利用塔板上不同位置的温度和压力变化，实现醋酸和甲醇的有效分离。
此外，还可以通过添加剂来提高醋酸和甲醇的分离效果，如添加水、正己烷等。
此外，醋酸甲酯的反应精馏过程还需要考虑副产物的处理和回收。
在醋酸甲酯的合成反应中，常会伴随着一些副产物的生成，如醋酸和甲醇的酯化反应生成乙酸乙酯。
这些副产物会影响醋酸甲酯的纯度和收率。
因此，对于副产物的分离和回收也是反应精馏研究的重点之一醋酸甲酯在实际应用中具有广泛的用途。
首先，醋酸甲酯作为一种溶剂中间体，广泛应用于涂料、胶黏剂、油墨和涂层等方面。
其次，醋酸甲酯还常用于药物和香精香料的合成工艺中，用于提取和分离有机化合物。
此外，醋酸甲酯还可以用于制备醋酸纤维素醋纤维等高分子材料。
醋酸甲酯具有低毒性、低挥发性和低溶解性等特点，因此在一些特殊领域也有应用，如食品香料、食品添加剂等。
总之，醋酸甲酯的反应精馏研究和应用具有广泛的意义。
通过优化反应条件和精馏过程，可以提高醋酸甲酯的收率和纯度，实现经济和环境的双重效益。
同时，醋酸甲酯的广泛应用领域也为相关产业的发展提供了良好的支持。
因此，进一步深入研究醋酸甲酯的反应精馏过程并将其应用于实际生产中，具有重要的科学价值和工程意义。
乙酸乙酯反应精馏ASPEN模拟
广 东 化 工 2019年 第7期· 34 · 第46卷总第393期乙酸乙酯反应精馏ASPEN 模拟项琳琳1，李芳1，张荣莉1，李兴扬1，汪海燕2(1．安徽工程大学 生物与化学工程学院，安徽 芜湖241000；2．东华工程科技股份有限公司，安徽 合肥 230022)[摘 要]乙酸乙酯是应用广泛的工业溶剂，可以用作清洗剂、萃取剂等。
目前国内主要采用直接酯化法，该工艺因设备腐蚀严重、副反应多、反应废液难处理等缺陷而逐渐被淘汰。
因此采用新的乙酸乙酯合成工艺改进具有紧迫的现实意义，反应精馏技术将是合成乙酸乙酯的发展方向。
采用Aspen Plus 软件对直接酯化工艺和反应精馏工艺进行模拟，通过优化得到两种工艺的耗能情况。
结果表明：反应精馏法比直接酯化法节能，节约能耗2456.2 kW ，占传统酯化工艺总能耗的20.35 %。
[关键词]反应精馏；乙酸乙酯；ASPEN 模拟[中图分类号]TQ225.2 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2019)07-0034-02Simulation of Ethyl Acetate Reactive Distillation ProcessXiang Linlin 1, Li Fang 1, Zhang Rongli 1, Li Xingyang 1, Wang Haiyan 2(1. College of biological and chemical engineering, Anhui Polytechnic University, Wuhu 24100；2. East China Engineering Science And Technology Co., Ltd., Hefei 230022, China)Abstract: Ethyl acetate is widely used industrial solvents, such as cleaning agents, extractants and so on. At present, the traditional process of direct esterification method was commonly used. However, it would be replaced gradually due to serious corrosion of equipment, more side reactions leading to deal with the waste with difficulty. Therefore, the improvement of ethyl acetate synthesis process has urgent practical significance. Reactive distillation technology will be the development direction of synthetic ethyl acetate. The process of ethyl acetate by reactive distillation and direct estifieration with simulated by Aspen Plus and compared by the optimization of energy efficiency. The results indicated that the reactive distillation method saves more energy than the traditional method, It saves 2456.2 kW, accounting for 20.35 % of the total energy consumption of the traditional process.Keywords: reactive distillation ；ethyl acetate ；Aspen simulation乙酸乙酯是一种非常重要的有机溶剂，具有优异的溶解能力及快干低毒的性能，可作为硝酸纤维、乙基纤维、涂料、印刷、油墨、胶粘剂、医药、食品、香精、香料等的溶剂，因此在食品工业和涂料工业中有着极其广泛的用途[1]。
10万t·a-1乙酸乙酯反应精馏工艺ASPEN模拟
第49卷第9期 当 代 化 工 Vol.49，No.9 2020年9月 Contemporary Chemical Industry September，2020基金项目：国家自然基金青年科学基金（项目编号：21706149）；山东省自然基金（项目编号：ZR2017BB079）；淄博市校城融合计划（项目编号：2018ZBXC387）。
收稿日期：2019-01-07作者简介：杨立喜（1997-），女，山东省德州市人，山东理工大学化学工程与技术专业在读研究生，研究方向：工业催化剂及化工过程模拟优化。
E -mail：*****************。
通讯作者：李玉超（1985-），男，讲师，博士，研究方向：工业催化剂及化工过程模拟优化。
E -mail：**************； 左村村（1987-），男，讲师，博士，研究方向：工业催化剂及化工过程模拟优化。
E -mail：***************。
10万t ·a -1乙酸乙酯反应精馏工艺ASPEN 模拟杨立喜，蒋文，李淑越，贺志鹏，周鑫睿，郑艳霞， 葛亭亭，傅忠君，于鲁汕，王鸣，李玉超*，左村村*（山东理工大学 化学化工学院，淄博 255000）摘 要： 乙酸乙酯（ETAC）是一种非常重要的有机溶剂和化工中间体，具有较强的溶解力及快干低毒的特性，在食品、涂料和化工中有着广泛的用途。
目前国内主要采用直接酯化法制备乙酸乙酯，该工艺具有浓硫酸腐蚀性强、选择性低、产生大量废水等缺点。
相比液体无机酸而言，使用固体强酸性离子树脂代替浓硫酸作为催化剂，不但解决了以上问题，同时重复利用催化剂，降低了生产能耗。
目前已有部分厂家将强酸性离子树脂用于酯化反应，具有良好反应和分离效果，市场效应良好。
本项目采用以强酸性阳离子交换树脂为催化剂的连续催化精馏法合成乙酸乙酯，采用反应精馏与萃取精馏技术结合的方式生产分离出较高纯度的乙酸乙酯。
通过将反应精馏应用于乙酸乙酯的合成，将化学反应与精馏分离结合在一起，提高化学反应的转化率、进一步降低生产能耗。
醋酸甲酯反应精馏研究及应用
醋酸甲酯反应精馏研究及应用作者：张凤霞来源：《科技视界》 2014年第3期张凤霞（青岛科技大学，山东青岛 266042）【摘要】本项目在已进行试验数据的基础上，采用工艺流程模拟软件模拟醋酸甲酯催化反应精馏工艺过程，对醋酸甲酯反应精馏工艺过程进行研究，并将其应用到大型工业化生产中。
【关键词】反应精馏法；醋酸甲酯；应用1 研究背景我公司2010年设置一套年产10万吨醋酐系统，其主要原料为醋酸甲酯与一氧化碳，在我公司已有原料醋酸与甲醇的基础上，生产醋酸甲酯成为首先要解决的问题之一。
近年来，醋酸甲酯合成与水解的催化反应精馏工艺成为国内外研究和开发的热门课题，醋酸甲酯的催化反应精馏工艺的研究取得了一定的进展，并在较大程度上克服了传统工艺分离流程复杂，设备投资高，分离能耗高的弊端。
国外Eastman公司已经建设了使用催化反应精馏工艺技术制醋酸甲酯的工业化装置，国内对催化反应精馏工艺制醋酸甲酯的研究也较多，但大部分局限于实验室的小试装置。
本项目采用工艺流程模拟（Aspen Plus）软件模拟醋酸甲酯催化反应精馏工艺过程，并建立小型试验装置进行实验，探讨工业化过程可能遇到的若干问题，为醋酸甲酯催化反应精馏工艺过程应用在工业化装置上提供设计基础。
2 醋酸甲酯合成工艺技术路线的选择由于醋酸和甲醇的酯化反应受化学平衡限制，且物系中有多个共沸物体系，传统工艺流程十分复杂，需要多个反应器与共沸塔、醋酸甲酯塔及脱水塔等多个精馏塔。
反应精馏工艺与传统生产工艺相比，具有流程简单、转化率高、产品纯度高、操作费用低等特点。
判断工艺过程是否适用于反应精馏技术有以下依据：（１）可用精馏方法来准确分离反应物与产物。
（２）主反应时间不能太长，否则会要求精馏塔持液量很大，而影响精馏塔效率。
（３）通常是液相反应，采用均相催化剂。
（４）反应不能为强吸热过程，否则对传热平衡和精馏的传质造成严重影响，降低塔板分离效率，甚至使精馏操作无法顺利进行。
（５）催化剂使用时效长。
萃取精馏分离醋酸_水体系的模拟计算及实验研究
萃取精馏分离醋酸_水体系的模拟计算及实验研究模拟计算在分离过程中起着重要的作用。
它可以通过模拟计算分析分离塔设备的结构和操作参数对分离效果的影响，优化分离过程，提高产品纯度和产能。
模拟计算可以利用平衡数据、物理化学性质和传质动力学数据等基本数据建立模型，通过求解该模型得到各组分在分离过程中的浓度分布、温度分布等重要参数。
常用的模拟计算软件有Aspen Plus、HYSYS 等。
在模拟计算中，需要将醋酸-水体系分为两个相，即醋酸富集相和醋酸稀释相。
首先确定该体系的物理化学性质参数，如醋酸和水的摩尔质量、密度、粘度、表面张力等。
其次根据摩尔分数计算出各组分的蒸气压，选取适当的化学平衡模型对相平衡进行计算。
可以采用等温闪蒸或者将该体系建模为一个摄动分离塔进行模拟计算，通过求解塔的平均物力和能力平衡，得到分离相的物相组成和温度分布。
另外，实验研究也是分离过程中不可或缺的一部分。
实验研究可以验证模拟计算结果的准确性，并提供更真实的数据用于模拟计算中的校正。
在实验中，可以通过探究醋酸-水混合物在不同温度下的平衡分离行为，测量醋酸富集相和醋酸稀释相的物相组成和温度等数据，并进行分析。
此外，可以模拟实际的分离工艺，搭建精馏塔设备并优化操作条件，进一步提高分离效果。
在工业应用方面，萃取精馏分离醋酸-水体系被广泛应用于醋酸生产中。
醋酸是一种重要的有机溶剂，广泛应用于化工、医药、食品等领域。
通过萃取精馏分离，可以获得高纯度的醋酸，并回收原料中的水，实现资源的循环利用。
同时，通过模拟计算和实验研究的指导，可以优化分离工艺，提高产品质量和产能，并减少能源消耗和废水排放。
综上所述，萃取精馏分离醋酸-水体系的模拟计算和实验研究方法在工业生产中具有重要的应用价值。
通过这些方法，可以优化分离工艺，提高产品质量和产能，实现资源的循环利用，对于醋酸生产和相关领域的发展具有重要的促进作用。
用AspenPlus对反应精馏的模拟计算
·１５·
ＨＯＡｃ ＋ ＭｅＯＨ ←→ ＭｅＯＡｃ ＋ Ｈ２Ｏ 上述反应具有如下特点： （ １） 为液相可逆反应， 转 化 率 受 化 学 平 衡 的 限 制。若通过提高反应温度增加反应速率， 则逆反应－ 水解反应的速率也会随之加快。 （ ２） 反应体系存在复杂 的 共 沸 物 ， 难 以 制 备 高 纯度的 ＭｅＯＡｃ。ＭｅＯＡｃ／Ｈ２Ｏ、ＭｅＯＡｃ／ＭｅＯＨ 能够形 成共沸物（ 见表 １） ， 且共沸物与产品 ＭｅＯＡｃ 的沸点 非常接近， 所以常规精馏难以直接制备纯度大于 ９５％的 ＭｅＯＡｃ。
关键词 酯化反应 Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ 反应精馏 中图分类号 ＴＱ ０１８
０ 反应精馏技术简介
反应精馏是将化学反应与精馏相耦合的操作 技术，“反应精馏”的概念 １９２１ 年由 Ｂａｃｃｈａｕ 首次提 出 ［１］。 反 应 精 馏 通 过 精 馏 的 方 法 将 反 应 物 与 产 物 分 离开来， 以破坏可逆反应的平衡关系， 使反应继续向 生成产物的方向进行， 从而可提高可逆反应的转化 率、选择性和生产能力。此外， 反应精馏过程中还可 通过化学反应破坏气液平衡关系， 从而可加快传质 速率， 缩短反应时间。对于放热反应， 反应所释放出 的热量可作为精馏所需的气化热， 从而可降低能耗 和操作费用。简言之， 反应精馏具有以下优点［２］： 选择 性高； 使可逆反应收率提高； 温度易于控制， 避免出 现“热点”问题； 缩短反应时间， 强化设备生产能力； 能耗低， 操作费用低； 投资少。
反应精馏法制备醋酸甲酯的研究
第０１ 第 ５期 ２２７年 ５月 ０卷
化 工时 刊
Ｃｈ ｍ ｉａｌＩｄｕ ｔ Ｔｉ ｅ ｅ ｃ ｎ ｓ ｒ ｙ ｍ ｓ
Ｖｏ ． １２１， Ｎｏ． ５ Ｍ ａ ５． ０ ｙ． ２０ ７
反 应 精 馏 法 制 备 醋 酸 甲酯 的研 究
Ｙａ ｇ Ｚｈ ｏ Ｗ ａ ｇ Ｚ ｉｉ ｎ Ｓ ｉＹｉ ｉｎ ｎ ａ ｎ ｈｘａ ｇ ｈ ｑ ａ ｇ
（ ｐ ｒ ｎ ｆＰ ａｍ ｃ ｕｉ ｌＥ ｇ ｅ ｒ ｇ ｈｎ ｈ ｒ ａ ｅ ｔ ａ Ｕ ｉ ｒ ｔ，Ｊａ ｇｕ Ｎ ｎｉｇ １０ ９ Ｄｅ ａｔ ｔ ｈ ｒ ａ ｅ ｔ ａ ｎ ｉ ｅ ｎ ，Ｃ ｉａＰ ａ ｃｕｉ ｌ ｎｖ ｓ ｙ ｉ ｓ ａ ｊ ，２ ０ ０ ） ｍｅ ｏ ｃ ｎ ｉ ｍ ｃ ｅｉ ｎ ｎ
及混 酸进料 位置 等 因素 对反 应 转 化 率和 塔顶 产 品纯
度 的影 响。
沸物 Ｊ 。因此 ， 实 验通 过反 应 精馏 破坏 共 沸物 的恒 本
沸点 ， 从而提高醋酸 的转化率 以及 塔顶产 品的纯度 。
Ⅱ 鱼俐 下化 反应 要 成
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｒａ ｔ ｅｄ ｓｉｌｔ ｎ ｍｅｈ ｌａ ｅａｅ ｙ ｒｓ ｅ ｃ ｉ ｉｔｌ ｉ ｖ ａ ｏ ｔ ｙ ｃ ｔｔ
醋酸 甲酯是 一种重 要 的溶剂 和有机 化工原料 ， 可
用于合 成醋 酸 、 醋酐 、 烯酸 甲酯 …和 乙酰胺 Ｊ ， 丙 等 被 广 泛 应用 于 化工 、 医药 、 品 、 食 香料 和 纺织 等行 业 ［ 。 在 常规 高纯度 醋酸 甲酯 的生产 工艺 中 ， 反应 、 精馏 、 萃 取 分别在 不 同的设 备 中进 行 ， 仅 投 资费 用 高 ， 转 不 且 化率 低 ， 能耗 高。本 文 以醋酸 、 甲醇为原 料 ， 以浓硫 酸 为催 化剂 ， 研究 了反应 精馏 法制备 醋酸 甲酯 的工 艺条 件 ， 重考察 了回流 比 、 着 进料 中醋 酸摩尔 分率 、 板数 塔
醋酸甲酯反应精馏研究及应用
1研究背景我公司2010年设置一套年产10万吨醋酐系统,其主要原料为醋酸甲酯与一氧化碳,在我公司已有原料醋酸与甲醇的基础上,生产醋酸甲酯成为首先要解决的问题之一。
近年来,醋酸甲酯合成与水解的催化反应精馏工艺成为国内外研究和开发的热门课题,醋酸甲酯的催化反应精馏工艺的研究取得了一定的进展,并在较大程度上克服了传统工艺分离流程复杂,设备投资高,分离能耗高的弊端。
国外Eastman 公司已经建设了使用催化反应精馏工艺技术制醋酸甲酯的工业化装置,国内对催化反应精馏工艺制醋酸甲酯的研究也较多,但大部分局限于实验室的小试装置。
本项目采用工艺流程模拟(Aspen Plus)软件模拟醋酸甲酯催化反应精馏工艺过程,并建立小型试验装置进行实验,探讨工业化过程可能遇到的若干问题,为醋酸甲酯催化反应精馏工艺过程应用在工业化装置上提供设计基础。
2醋酸甲酯合成工艺技术路线的选择由于醋酸和甲醇的酯化反应受化学平衡限制,且物系中有多个共沸物体系,传统工艺流程十分复杂,需要多个反应器与共沸塔、醋酸甲酯塔及脱水塔等多个精馏塔。
反应精馏工艺与传统生产工艺相比,具有流程简单、转化率高、产品纯度高、操作费用低等特点。
判断工艺过程是否适用于反应精馏技术有以下依据:(1)可用精馏方法来准确分离反应物与产物。
(2)主反应时间不能太长,否则会要求精馏塔持液量很大,而影响精馏塔效率。
(3)通常是液相反应,采用均相催化剂。
(4)反应不能为强吸热过程,否则对传热平衡和精馏的传质造成严重影响,降低塔板分离效率,甚至使精馏操作无法顺利进行。
(5)催化剂使用时效长。
醋酸和甲醇酯化制醋酸甲酯的工艺过程有以下特点:(1)在醋酸甲酯合成体系中,醋酸沸点最高,其次为水和甲醇,醋酸甲酯沸点最低。
(2)反应为液相反应,采用浓硫酸作为催化剂。
(3)主反应时间为2~2.5h 。
(4)反应为微放热反应。
(5)醋酸甲酯在常压下的沸点为57.1℃,在0.2MPa 压力下的沸点为78.0℃,反应温度与目的产物的沸点温度相匹配。
副产品中萃取精馏制备高纯度醋酸甲酯探索
力 等 主要 操 作 条件 对醋 酸 甲酯 纯 度 的 影 响 ， 在 模 拟 基 础 上 开 展 试 验 。结 果 表 明 ， 用 萃 并 采
般 而言 ． 沸体 系加 入萃 取剂后 ， 能显 著增 共 应
加共 沸物 组分 之 间的分离 因子 、 不形 成新 的共 沸物 ，
萃取 剂应 易于 回收利 用 、 耗少 ， 损 且应 安全 、 易得 、 价
免 了直接 合成 Ｍｅ Ａ Ｏ ｃ过程 中腐蚀 性 强 、投 资 高 、 废 水 处理 困难 等缺 点 ， 可实 现资 源 的合理 配置 。 又 本 文将 从计 算 机模 拟 的 角度 ， 低 含量 Ｍｅ Ａ 对 Ｏ ｃ
Ｄ Ｉ１． ６／ｉ ｎ１０ — ８９２ １．５ １ Ｏ ０３ ９ ．ｓ． ６ ６ ２ ． ０ ． ０ ９ ｊｓ ０ ０１ ０
醋酸 甲酯 （ Ｏ ｃ 是 一种 重要 的溶 剂和 有机 化 Ｍｅ Ａ ）
时． 萃取 精馏 是一种 行之 有效 的分 离方案 。
表 １ 低 含 量 Ｍｅ Ａ Ｏ ｃ溶 液 的 共 沸 物性 质
开 发 以醋酸 为萃取 剂 、 离低 含量 Ｍｅ Ａ 溶 液 分 Ｏ ｃ
的萃取 精馏 工艺 ， 需要 萃取 精馏塔 的主要操 作条 件 。 利 用化 工模 拟 软件 Ａ ｐｎＰｕ，对萃 取精 馏 塔 的操 ｓｅ ｌｓ 作 条件 进行 模拟 ， 开发低 含量 Ｍｅ Ａ 溶 液精 制工 为 Ｏ ｃ
提纯工 艺进 行探 索研 究 。
格适 宜 。根据 以上原 则 ， 针对低 含量 Ｍｅ Ａ 溶 液体 Ｏ ｃ 系 的共沸 性质 ． 初步 选用 醋酸作 为 萃取剂 。
醋酸甲酯-甲醇萃取精馏分离的模拟与优化
吕英杰等
醋酸 甲酯 一甲醇萃取精馏分 离的模拟与优化
３
醋酸 甲酯 一甲醇萃取精馏分离 的模拟 与优化
吕英 杰 。 李 艳 娟 中石化 宁波工 程有 限公 司上 海分 公 司 上海
摘要
２ ０ ０ ０ ３ ０
应用模拟软件 Ａ Ｓ Ｐ Ｅ Ｎ Ｐ Ｌ Ｕ Ｓ 对醋酸甲酯 一甲醇萃取精馏进行模拟计算。采用 Ｎ Ｒ Ｔ Ｌ 热力学模型以及
塔 的进料位置对于精馏过程有着重要 的影响 ，
一
旦进料位 置选取不合 适 ，形成 蒸馏夹 点，不仅
・ 吕 英杰 ：高级工程师。１ ９ ８ ６ 年毕业于大连工学 院精细化工专 业。从 事化 工装置设计工作。电话 ：（ ０ ２ １ ）５ １ ０ ０ １ ６ ０ ６— ８ １ ８ ０ ，Ｅ— ｍ ａ ｉ ｌ ： １ ｙ ｊ ９ ２ ４ ８ ＊１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｎ ｒ 。
进料位置为第 １ ７ 块塔盘，溶剂比为 ３ ． ８ ６ ；萃取剂
温度 １ Ｏ ℃ ，回流 比设 为 ０ ． １ ５ 。 ３ ． ２ 进料 位置对 萃取 精馏 过程 的影 响
２ 热 力学模 型选取 ・ ３ １
萃取分离醋酸 甲酯 一甲醇过程 中，水 是一种 强极性 物 质 ，分子 之 间存 在 氢键、二分 子缔 合、 三分子缔合 、甲醇 Ｏ— Ｈ基 团等都具有极性 。由于
董
一
最 优萃取 剂量 的选取 至关重 要 。 进料 状况不 变 ，理 论板数 Ｎ＝ ２ ８ ，气 相进 料 位
糕 理
置 Ｆ＝ １ ７ ，液相进料 Ｆ＝ ８ ，回流 比 Ｒ＝ ０ ． １ ５ ，萃取 剂水温 ｔ ＝ １ ０ ℃，改变溶剂用量 ，进料位置对分离