反應精餾生產乙酸異丁酯的模擬與優化

宋為利++顏康

摘 要：應用AspenPlus11.1對乙酸異丁酯反應精餾生產過程進行模擬。得到了各過程參數的最佳理論值：最佳進料溫度為20℃，最佳回流比為2，最佳進料位置為第四塊塔板，同時，模擬獲得了反應精餾塔的溫度分布與濃度分布（液相）。

關鍵詞：反應精餾 AspenPlus 優化

中圖分類號：TQ225 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（b）-0073-02

乙酸異丁酯是一種重要的化工原料，工業上乙酸異丁酯是由乙酸和異丁醇酯化制得的[1]，目前國內有關乙酸異丁酯的文章多集中在乙酸異丁酯催化工藝改進[2-3]，而有關乙酸異丁酯生產工藝過程模擬的文章尚未見報道，而我們主要對乙酸異丁酯反應精餾工段優化提供理論參考。

1 反應精餾生產乙酸異丁酯過程分析與優化

1.1 模型的建立

流量均為5 kmol/h的異丁醇和乙酸（流股1）混合通入反應精餾塔（B1），如圖1所示，流股溫度和壓力分別為60℃，2 bar。反應精餾塔共10塊塔板，催化填料填充在2～9塊板，進料位置暫定第4塊板，反應精餾塔塔頂冷凝器設定為全凝，反應精餾塔為常壓操作，忽略塔的壓降。

1.2 結果分析與優化

模擬結果表明乙酸異丁酯主要集中在塔底流股3，其質量分率可達92.9%，未反應的乙酸與異丁醇與水主要在塔頂流股2。

1.2.1 進料溫度

以流股1的進料溫度為自變量，流股3中乙酸異丁酯的質量分率為因變量的函數進行作圖，結果如圖2，雖然進料溫度與產品流股中乙酸異丁酯的質量分率呈單調減的趨勢，但變化幅度不大。從圖2可以看出，進料溫度對乙酸異丁酯在產品流股中的濃度影響不明顯，這是因為反應原料乙酸和異丁醇均為易揮發物質，而該反應的有效相是液相，過高的溫度不利于乙酸異丁酯的生成，所以最佳進料溫度是20 ℃。

1.2.2 回流比

以反應精餾塔回流比為自變量，流股3的乙酸異丁酯的質量分率為因變量的函數進行作圖，結果如圖3，雖然回流比與乙酸異丁酯占產品流股的質量分率呈單調增的趨勢，但影響并不明顯，考慮到節能，最佳回流比為2。

1.2.3 進料位置

對于反應精餾塔來說，進料板位置是一個重要因素，所以我們對以進料板位置為自變量，流股3中乙酸異丁酯的質量分率為因變量的函數進行作圖，結果如圖4所示，進料位置對乙酸異丁酯的影響不大，所以，最佳進料位置是第四塊塔板。

1.2.4 反應精餾塔的溫度分布和濃度分布

反應精餾塔的溫度分布和濃度分布（液相）如圖5和圖6。

2 結語

經過模擬與優化，反應精餾生產乙酸異丁酯最佳過程參數列舉如下：最佳進料溫度為20℃，最佳回流比為2，最佳進料位置為第四塊塔板。

參考文獻

[1] 李曉莉，王曉菊，陳瑞戰.三氧化二釹催化制備乙酸異丁酯[J].稀土，2001，22（5）：30-74.

[2] 余新武，楊水金，鄭小寧. TiSiW_1O40/TiO2催化合成乙酸異丁酯[J].現代化工，1999，19（7）：27-28.

[3] 陳平.合成乙酸異丁酯的催化劑研究進展[J].應用化工，2004，33（2）：4-6.endprint