混合二元酸二甲酯催化加氢及产物精馏分离研究

摘要

在己二酸生产过程中，同时还生成有以丁二酸、戊二酸为主的二元酸副产物，含少量己二酸的丁二酸和戊二酸的混合二元酸被称为尼龙酸。尼龙酸通过甲酯化反应变为混合二元酸二甲酯。混合二元酯催化加氢的产物混合二元醇具有极高的附加价值。本文采取实验室自制的Cu-Zn-Al催化剂，对混合二元酸二甲酯催化加氢制取混合二元醇。同时利用Aspen Plus对反应产物进行模拟分离。 以己二酸二甲酯和氢气为原料，采用实验室自制的铜基催化剂，利用固定床反应器进行反应。通过单因素实验和正交实验，考察反应温度、反应压力、液时空速、氢酯摩尔比对己二酸二甲酯催化加氢反应的影响。得到适宜的工艺条件：反应温度230℃、反应压力7 MPa、液时空速0.45 h-1、氢酯摩尔比130。在此条件下己二酸二甲酯的转化率99.13%、1,6-己二醇的收率为98.37%。 在固定床反应器上，采用与上述相同催化剂，以混合二元酸二甲酯(丁二酸二甲酯20.37%、戊二酸二甲酯63.31%、己二酸二甲酯16.32%)和氢气为原料进行反应。通过单因素实验和正交实验，考察反应温度、反应压力、液时空速、氢酯摩尔比对催化加氢反应的影响。确定适宜的工艺条件：反应温度 240 ℃、反应压力6 MPa、液时空速0.45 h-1、氢酯摩尔比170。此时丁二酸二甲酯转化率98.67%、1,4-丁二醇收率48.51%；戊二酸二甲酯转化率98.22%、1,5-戊二醇收率90.62%；己二酸二甲酯的转化率97.95%、1,6-己二醇收率89.76%。 利用气相色谱对混合二元酸二甲酯催化加氢产物进行分析，各组分质量分数分别为甲醇 28.13%、四氢呋喃 0.85%、丁二酸二甲酯 0.2%、戊二酸二甲酯1.19%、己二酸二甲酯0.3%、1,4-丁二醇6.47%、1,5-戊二醇39.46%、1,6-己二醇12%、杂质12.4%。为获得主产物混合二元醇，运用Aspen Plus对加氢产物进行模拟分离，可得到相应工艺和分离参数，精馏塔B1：回流比为0.42、塔板数为7；精馏塔B2：回流比为12.2、塔板数为38；精馏塔B3：回流比为3.28、塔板数为35；所得产品中1,4-丁二醇、1,5-戊二醇和1,6-己二醇质量分数分别为80.9%、99%、95.7%。根据模拟得到的分离参数进行精馏实验，塔顶 1,4-丁二醇和 1,5-戊二醇质量分数分别为76.34%、98.7%、塔釜1,6-己二醇质量分数为94.2%。

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