【摘 要】
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2,3-丁二醇(2,3-butanediol,2,3-BD)是一种重要的化工产品和潜在替代能源。近年来,发酵法生产2,3-丁二醇备受关注。然而,2,3-丁二醇的高沸点和强亲水性使其难以从成分复杂的
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2,3-丁二醇(2,3-butanediol,2,3-BD)是一种重要的化工产品和潜在替代能源。近年来,发酵法生产2,3-丁二醇备受关注。然而,2,3-丁二醇的高沸点和强亲水性使其难以从成分复杂的发酵液中提取。通过羟醛缩合反应,2,3-丁二醇与正丁醛可生成疏水性产物1,2-二甲基4-丙基-3,5-二氧戊环(DPD),将DPD萃取并水解可得到2,3-丁二醇产品。由于DPD的水解平衡转化率低,采用常规工艺得到的产品收率较低。本文提出采用反应精馏进行DPD的水解,以分离促进反应,主要研究内容如下：(1)根据DPD水解体系的特点,确定合适的气相色谱法分析样品中各组分含量,为反应精馏研究奠定基础。(2)对水解催化剂种类和用量进行优化,测定羟醛缩合与水解的反应动力学常数。进行水解精馏实验研究,确定较优工艺条件,得出塔釜2,3-丁二醇收率可达88.5%。(3)在实验研究的基础上,以DPD的物性估算为前提,通过RadFrac模块,模拟DPD的水解精馏,采用UNIFAC模型所得结果与实验值的拟合程度较好。(4)对DPD的水解精馏进行优化,确定进料方式、塔板数和进料位置,优化工艺条件。(5)以优化结果为指导,进行DPD的水解精馏实验,塔釜2,3-丁二醇的收率和浓度分别可达90.4%和73.4wt%。最后,在减压塔中对塔釜产品进行纯化,2,3-丁二醇的最终浓度可达98wt%。
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