基于热耦合工艺对反应精馏合成氯乙酸甲酯的研究

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氯乙酸甲酯在化工行业是一种重要的原材料,在工业生产中应用广泛。目前,工业上通过以氯乙酸和甲醇为原料在反应釜内发生酯化反应合成氯乙酸甲酯,在反应釜内蒸馏出的物料通过分水后得到粗酯物流,后经纯碱中和、水洗、静置分层分离后得到纯度较高的产品。其工艺存在消耗能量多,产品含水量较高,原材料消耗大等问题,虽然对工艺进行了改进,在一定程度上提高产品的纯度和原料的利用率,但在反应过程中产物没有及时从反应体系中分离出来,使反应的转化率受到反应平衡的的限制,且工艺能耗大。因此,本文结合反应精馏工艺进行氯乙酸甲酯的合成研究。在Aspen plus建立了常规反应精馏工艺生产氯乙酸甲酯,进行了稳态模拟和分析。在常规反应精馏工艺的基础上,建立了差压热耦合反应精馏工艺流程和隔壁塔反应精馏工艺流程。以常规反应精馏工艺操作参数为基础,设置了差压热耦合反应精馏工艺和隔壁塔反应精馏工艺模型的参比操作参数,并进行稳态模拟和分析;对工艺操作参数进行了单因素分析,并根据单因素分析的结果,采用了响应曲面法的中心复合实验设计方法(CCD),根据实验数据分别建立了以氯乙酸甲酯的质量分数和工艺能耗为响应值的二次回归模型,对模型进行方差分析,检验模型的显著性,最终得到优化后的工艺方案。最后,从节能减排的层面,分析比较三种工艺生产氯乙酸甲酯时的能耗和二氧化碳排放量;结果显示,与常规反应精馏工艺相比,热耦合工艺在节能减排方面有较大的优势。
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