探析反应精馏合成乳酸丁酯的模拟研究

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1、北京化工大学硕士学位论文反应精馏合成乳酸丁酯的模拟研究姓名：郑声华申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：屈一新20070531摘要反应精馏合成乳酸丁酯的模拟研究本文对负载型杂多酸催化合成乳酸丁酯的反应动力学进行了研究，并对合成乳酸丁酯的反应精馏过程进行了ASPEN模拟计算。以负载型硅钨杂多酸为催化剂，在间歇搅拌釜式反应器中测定了乳酸和丁醇催化合成乳酸丁酯的反应速率，考察了反应温度、催化剂用量、醇酸摩尔比等因素对酯化反应速率的影响，采用拟均相模型进行动力学分析，将实验数据进行处理和关联，得至l活化能邑=37。02kJ-mol一，从而得到该酯化反应过程的动力学模型，为乳酸丁酯合成的反

2、应精馏过程模拟提供必要的动力学数据。采用反应精馏工艺合成乳酸丁酯，并结合实验测定的合成乳酸丁酯的反应动力学模型，用，ASPENPLUS软件对反应精馏过程进行了模拟计算。采用NRTL物性方法，选择RADFRAC精馏模块建立反应精馏过程的模拟模型。对反应精馏塔的回流比、理论板、进料位置、馏出比等操作变量对酯化产率的影响进行分析，找出参数的变化规律，得到了反应精馏合成乳酸丁酯的最佳工艺条件为进料醇酸摩尔比l：l，回流比1．8~2，摩尔馏出比0．5。关键词：反应精馏，乳酸丁酯，ASPENPLUS，动力学，模拟ABSTRACTSYNTHESISOFBUTYLLACTATEBYREACTIVED

3、ISTILLATIONThekineticsofbutyllactatesynthesiscatalyzedbysupportedheteropolyacidwasstudied．AndthereactivedistillationprocessofsynthesisofbutyllactatewassimulatedbyASPENPLUS．Thekineticsofthesynthesisofbutyllactatewasmeasuredinabatchstirredreactorwithsupportedheteropolyacidascatalyst．Theeffectsofr

4、eactiontemperature，catalystdosageandmoleratioofbutanoltolacticacidoftheesterificationwereinvestigated．Theresultsshowsthatthesynthesisofbutyllactateisasecond—orderreaction．Theactivationenergyis37．02曲·mol一．Accordingtothekineticdataofexperiment，themathematicmodelwasobtainedbylinearregression．These

5、providedbasicdataforthesimulationandcalculationoftheprocessofcatalyticdistillation．TheprocessofreactivedistillationwasanalystedusingASPENPLUSsimulationsoftware．AsimulationmodelbasedonRADFRACblockusingNRTLpropertymethodwasestablished．TheoperationparametersoftheIII北京化工大学硕士学位论文distillationcolumn，s

6、uchasrefluxratio，feedstageanddistillatetofeedratiowereoptimizedonthebasisofsensitivityanalysis，whichwouldbeusefulforthefartherwork．KEYWORDS：reactivedistillation，‘butyllactate，ASPENPLUS，kineticsisimulationIV符号说明组分的摩尔浓度，mol·Ld活化能，J-mol。1反应速率常数，L·molq·min"1指前因子，L·molq．min"1化学平衡常数反应速率，mol·U1．min"l通

7、用气体常数，8．314J．mol"l-K"1时间，min反应温度，K催化剂质量百分含量，％乳酸的转化率，％乳酸丁酯丁醇水乳酸反应初始时刻乳酸IX标Hf昂七而K，R，rwx硎眦啪啪队。认北京化工大学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本