醋酸甲酯水解工艺及水解塔模拟与优化

摘要

聚乙烯醇是一种重要的有机化工原料。在生产聚乙烯醇的同时产生了大量的副产物醋酸甲酯（MeOAC）。纯度低于98％的醋酸甲酯工业用途较小，市场需要量很少，难以作为产品出售，而纯度较高的醋酸甲酯较难生产。因此，工业上通常采用把醋酸甲酯水解成醋酸和甲醇，经分离提纯，醋酸再用于醋酸乙烯合成的原料，甲醇再用于聚醋酸乙烯醇解剂的做法。 本文首先介绍了醋酸甲酯水解的传统工艺，着重介绍了湖南湘维有限公司回收工段醋酸甲酯水解工艺流程。针对其树脂流失的问题，提出了加滤网以防止流失的方案。对固定床法和催化精馏法两种不同工艺技术进行了比较，得出催化精馏法比固定床工艺具有总能耗少、去离子水用量少、水解率高等优点的结论。从理论上分析了温度、水酯比、回流比等因素对水解率的影响，然后根据湘维公司的实际生产数据，绘成图表，与理论分析结果进行了拟合，得到了一个初步的优化依据。 对催化精馏塔进行了模拟优化。首先，假定全塔包括全凝器和再沸器在内共有N 块理论板，各板为全混反应器，离开塔板的气、液两相处于平衡，反应仅发生于催化剂表面，过程为定常态，反应热全部被物料吸收，全塔压力恒定，推导了催化精馏塔的通用数学模型，并给出了模型的求解方法。接下来，简单介绍了化工模拟软件ASPEN PLUS，考察了ASPEN PLUS 是否适合于本工艺的模拟。然后采用物质方法NRTL 模型，采用Wegstein 方法为收敛方法，收敛精度0.0001，建立了模型，并且用实际的生产数据验证了所建立模型的合理性。然后运用模型分别考察了回流比、进料温度、水酯比、进料量等因素跟水解率的关系，绘制出关系曲线图。通过分析湘维公司具体情况，并且结合理论分析，综合考虑后得到了回流量为35000～45000L/h，进料温度66℃，水酯比1.5,进料量18000～23000L/h 的最佳生产操作条件。