基于催化精馏合成甲缩醛的研究

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1、天津大学硕士学位论文催化精馏合成甲缩醛的研究姓名：张苏飞申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：张雪梅20090501中文摘要催化精馏是化学反应和精馏分离在同一设备中完成的过程，是近几十年发展起来的一种新的化工技术，具有能耗低、操作简单、投资少等优点，因此得到各国学者的关注并竟相展开研究。本文从理论和实践相结合的角度，对醛缩法制备甲缩醛的催化精馏过程进行了实验和模拟研究，研究结果可为工业生产甲缩醛提供理论指导。本文以甲缩醛催化精馏合成技术为研究背景，在总结催化精馏塔结构、模型与模拟方法的基础上，利用自制的催化剂包，设计制

2、作了催化反应段并建立了催化精馏实验装置，进行了甲醇和甲醛缩醛反应的催化精馏实验研究，考察了回流比、进料方式、醇醛摩尔比和进料量对甲醛转化率的影响，研究结果表明催化精馏法进行甲醇与甲醛缩醛反应是可行的，催化精馏过程最佳的工艺条件为：回流比为5、进料方式为逆流进料、进料醇醛摩尔比为2．5：1，进料总量为8．0889／min。本文采用文献中提供的热力学数据，使用ProII软件对Wilson、NRTL和UNIQUAN三个活度系数方程所用到的二元作用参数进行了回归，并利用所得到的二元相互作用参数，计算出汽液平衡数据，通过文献数据与计

3、算数据的对比，选择出活度系数方程为NRTL。借助ProII软件对催化精馏制备甲缩醛的过程进行模拟计算，通过模拟值与实验值的对比，模拟误差不超过7％，从而验证模拟计算的可靠性。为了给生产工艺提供理论指导，分别对甲醛质量分率、相对持液量、反应段理论板数、精馏段理论板数、提馏段理论板数和催化剂的质量对甲醛转化率的影响进行了模拟，得到模拟的最佳操作条件：甲醛质量分率0．37、相对持液量0．0625、反应段理论板数13、精馏段理论板数5、提馏段理论板数2和催化剂的质量809。利用得出的结论，对年产5000吨甲缩醛的工业装置进行模拟，

4、利用模拟计算的结果求出了反应精馏塔的塔径、填料高度、冷凝器和再沸器的换热面积。关键词：催化精馏甲缩醛甲醇过程模拟反应精馏ABSTRACTCatalyticdistillationcanbeconsideredasreactionanddistillationcombinedintoonenewunitoperation．Itisanewchemicaltechnologywiththebenefitsofsimplicity,energy·saving，lowinvestmentandoperatingCOStetc．It

5、isstudiedbyresearchersallovertheworld．Productionofmethylalbyacetalizationwithmethanolandformaldehydeinacatalyticdistillationcolumnwasresearchedbyexperimentalandsimulationstudiesinthispaper．Theresultscanprovidetheoreticalguidanceforindustrialmethylalproduction．Onth

6、ebasisoftheresearchonthesynthesisofmethylalwithcatalyticdistillationandreviewsofthestructuresofcolumn，modelsandsimulationmethods，thereactivesectionandcatalyticdistillationcolumnwasdesignedwithself-madecatalyticbundles．Theacetalizationofmethanolwithformaldehydecarr

7、iedoutinthecatalyticdistillationcolumnWasresearchedexperimentally．Theeffectsofoperationconditionssuchasrefluxratio，feedstrategy,molarratioofmethanoltoformaldehydeandtotalfeedrateonformaldehydeconversionwereobtainedinexperiments．neresultsshowthatitisfeasibletocondu

8、cttheacetalizationofmethanolwithformaldehydeusingthecatalyticdistillationmethodandtheoptimalprocessconditionsareasfollows：refluxratio5，f_ecdstrategycoun