反应精馏合成乙二醇二乙酸酯的新工艺研究

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1、反应精馏合成乙二醇二乙酸酯的新工艺研究TheNovelStudyofReactiveDistillationforSynthesizingEthyleneGlycolDiacetate学科专业：制药工程研究生：黄凤霞指导教师：许松林副研究员天津大学化工学院二零一七年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确

2、的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要乙二醇二乙酸酯（EGDA）是一种常用的化学溶剂，作为一种环境友好的绿色有机化学品，在人们日益重视环境保护的背景下，乙二醇二乙酸酯可作为许多有

3、机溶剂的替代品应用于工业生产，因此其市场需求比较乐观。目前，工业上多数采用乙二醇与乙酸的酯化法来合成乙二醇二乙酸酯，这是一个连续二级可逆反应，受酯化反应平衡限制，反应转化率、选择性和收率都不高，反应产物中会存在相当比例的中间产物乙二醇单乙酸酯，产物很难得到有效分离。本文研究中，不仅采用了反应精馏技术，而且还引入了环氧乙烷水合反应作为该反应的辅助反应，环氧乙烷水合反应是一个快速反应且反应不可逆。环氧乙烷水合反应消耗掉一部分酯化反应产生的水，打破了酯化反应的平衡，促进反应向生成目标产物的方向进行，促使酯化反应更彻底，产品纯度更高。引入环氧乙烷水合反应作为辅

4、助反应不仅可以打破酯化反应平衡，而且可以节省因分离产物水而消耗的大量能量。同时，辅助反应环氧乙烷水合反应的产物乙二醇，正好是主反应酯化反应的反应物，也就是说，环氧乙烷水合反应作为辅助反应，不仅能够降低主反应产物的浓度，同时还能够增加反应物的浓度，双重作用使得主反应向目标产物方向移动，理论上反应速率也会增加，生产力也将得到提高。借助AspenPlus和AspenDynamics模拟软件对工艺流程进行了稳态模拟和动态模拟。借助AspenPlus进行稳态模拟时，对反应精馏塔的理论板数进行了分析，确定了最佳的酯化反应段理论板数和水合反应段理论板数，并对进料位置

5、、回流比、塔顶采出量等操作参数都进行了优化分析，以及稳态模拟基础上的节能优化设计。此外，在稳态模拟的基础上，借助AspenDynamics进行稳态模拟，最终实现了不继续向系统中输入乙二醇（EG）物流也能合成乙二醇二乙酸酯（EGDA），塔底产物中乙二醇二乙酸酯（EGDA）的纯度进一步提高，生产1mol乙二醇二乙酸酯（EGDA）需要的能耗进一步减少。关键词：乙二醇，乙二醇二乙酸酯，酯化反应，环氧乙烷水合反应，反应精馏IABSTRACTEthyleneglycoldiacetate(EGDA)isacommonlyusedchemicalsolvent,un

6、derthebackgroundthatpeopleincreasinglyattachimportancetoenvironmentalprotection,asakindofenvironmentalfriendlygreenorganicchemicals,ethyleneglycoldiacetatecanbeusedasasubstituteformanyorganicsolventsusedinindustrialproduction.Atpresent,mostoftheindustrysynthesisethyleneglycoldia

7、cetatebyesterificationmethodwithethyleneglycolandaceticacid.It’satypicalreversible,consecutivesecond-orderesterificationandtheconversionofEGandyieldofEGDAarelimitedbythereactionrateandchemicalequilibrium.Owingtotheabsenceofethyleneglycolandethyleneglycolmonoacetateinthereactionm

8、ixture,itisdifficulttoabtainhighpurityethyleneg