探析工业醋酸乙烯合成工艺及反应器模拟与优化

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1、湘潭大学硕士学位论文工业醋酸乙烯合成工艺及反应器模拟与优化姓名：李保华申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：刘跃进20060501湘潭大学化工学院工业醋酸乙烯合成工艺及反应器模拟与优化符号说明符号物理意义单位U0操作气速m/sUmf起始流化速度m/sεmf临界流化空隙率εf床层平均空隙率Lmf临界流化床层高度mLf膨胀流化床层高度m-1kg泡相与乳相间的传质系数s2Sb气泡相表面积m3Q气泡相与乳化相的气体交换量m/s3q通过气泡的气体穿流量m/s3Cin流化床反应器入口总浓度mol/m3Cb床层

2、中的泡相浓度mol/m3Cem床层中的乳相浓度mol/m3Cbo床层出口处泡相浓度mol/m3Cemo床层出口处乳相浓度mol/m3Co流化床反应器出口总浓度mol/mδ气泡相的体积分率3r反应速率mol/m.s-1kr反应速率常数sW单位催化剂重量kgP反应总压力Padb气泡平均直径mR床层膨胀比3ρs催化剂假密度kg/m3ρ气体密度kg/m3ρb催化剂堆密度kg/mμ气体的粘度kg/m.sdp催化剂颗粒平均直径mm2g重力加速度m/s2D气体扩散系数cm/sMA乙炔分子量g/molMB醋酸分子量g

3、/mol3VA乙炔分子扩散体积cm/mol73湘潭大学化工学院工业醋酸乙烯合成工艺及反应器模拟与优化湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。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。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：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学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校

4、保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日4湘潭大学化工学院工业醋酸乙烯合成工艺及反应器模拟与优化摘要醋酸乙烯（VAc）是一种重要的有机化工原料，特别是醋酸乙烯通过自身聚合或与其它单体共聚，可以生成应用很广的衍生物。醋酸乙烯生产方法有乙炔法、乙烯法以及碳一化学法等，醋酸乙烯工业

5、的发展具有广阔前景。本文简要介绍了合成醋酸乙烯的工艺，着重介绍了湘维有限公司运用乙炔气相法合成醋酸乙烯工艺流程。并对乙烯法和乙炔法两种不同工艺技术进行了比较，并且针对合成醋酸乙烯催化剂的不同进行了介绍。通过查阅文献资料，分析了乙炔气相法合成醋酸乙烯的反应机理，认为醋酸乙烯是乙炔在催化剂表面上的吸附，反应对醋酸近似为零级，对乙炔近似为一级。本文对湘维有限公司醋酸乙烯合成工段进行操作数据的分析，得出在合成醋酸乙烯的过程中，随着反应温度、进料乙炔醋酸摩尔比、催化剂载量的增大，醋酸转化率和空时收率都增大，同时

6、，副产物也随之增多。针对这一问题，本文对合成工段中气体分离塔工艺流程进行了研究，使循环气体中的副产物减少，提高了流化床反应器中催化剂的寿命，产品质量也有所提高。在对操作数据分析的基础上，分别运用两相模型和K-L模型进行流化床反应器中醋酸转化率的模拟计算，计算模拟结果表明，两相模型与实际数据在一定的范围内比较接近，并分析了操作参数：流化床反应器反应中温、进料乙炔醋酸摩尔比、催化剂载量及流化床高度对醋酸转化率的影响。同时，采用鲍威尔算法，以反应器的空时收率作为目标函数，进行操作参数优化，并分析了反应中温、

7、进料乙炔醋酸摩尔比及空时对空时收率的影响，得到了合成反应器空时收率最大时反应中温、进料乙炔醋酸摩尔比。关键词：醋酸乙烯；分离塔；流化床反应器；数学模型；模拟；操作优化5湘潭大学化工学院工业醋酸乙烯合成工艺及反应器模拟与优化ABSTRACTVinylacetate(VAc)isonekindofimportantorganicchemicalrawmaterials，specially，vinylacetatecanbecreatedwiththeapplicationbroadderivativest

8、hroughitsownpolymerizationortogetherwithothermonomercopolymerization.Vinylacetateofproductionmethodshavetheacetylene,theethyleneaswellasacarbonchemicalmethodandsoon，vinylacetateindustrydevelopmenthasthebroadprospect.Thecraftofvin