论文总字数：24180字

摘 要

在对苯二甲酸（TA）生产过程中，大量的副产品醋酸甲酯需水解回收，传统的固定床水解工艺是采用固定床反应器将醋酸甲酯水解为甲醇和醋酸，该工艺过程不仅消耗大量的能量，而且水解率低，产生的废水较多。本文提出了反应精馏塔与固定床相结合水解醋酸甲酯的新工艺。

通过查阅相关文献，设计了合理的工艺流程，流程主要由苯的萃取、固定床和催化精馏的组合反应、水解产物甲醇和醋酸的分离三个单元组成。使用化工模拟软件Aspen Plus对醋酸甲酯水解进行模拟计算，确定了塔设备理论级数、水的用量和最佳操作条件等工艺参数。以Aspen Plus模拟计算结果为依据，绘制了工艺物料流程图；借助物料衡算和热量衡算完成反应釜、储罐、泵的设计与选型；并且根据工艺设备的选型结果，包括设备的尺寸大小和数量等数据绘制了工艺设备布置图和主要设备条件简图；通过管道设计绘制了管道仪表流程图。

关键词：醋酸甲酯 催化精馏 水解 放大设计

2t/h Methyl Acetate Acetic Acid Preparation Process for Industrial Design

Abstract

In the production process of PTA, a large amount of methyl acetate(by-product) must be recycled through hydrolysis. In the traditional fixed bed hydrolysis process, the fixed bed reactor was selected for the hydrolysis of methanol which was turned to methyl acetate and acetic acid. The process not only consumed a lot of energy, and the hydrolysis rate was low, more waste water was produced This paper presents a new process for hydrolysis of methyl acetate reactive distillation column and the fixed bed combination.

First, a review of the relevant literature, under the guidance of the teacher ,we design a reasonable process which include benzene extraction,a combination of a fixed bed and catalytic distillation reaction,and the separation of methanol and acetic acid.By using chemical simulation software Aspen Plus for hydrolysis of methyl acetate simulation calculations to determine the theoretical stages tower, water usage and optimal operating conditions and other parameters.In the simulation based on the results, draw a flowchart of process materials;with the material balance and heat balance complete reactor, tank, pump design and selection;and according to the results of the selection process equipment, including equipment size and the number of data drawn process equipment layout diagram and major equipment conditions; draw pipeline instrumentation diagrams by pipeline design .

Key word: Methyl Acetate Hydrolysis Process design

目 录

摘要 I

Abstract II

目 录 i

第一章 绪 论 1

1.1 课题背景 1

1.2 醋酸甲酯水解的生产技术现状 1

1.3 催化精馏概述 3

1.4 催化精馏工艺特点 4

1.5 催化精馏技术水解醋酸甲酯的研究现状 5

1.6 课题研究意义和内容 9

第二章 设计概况 10

2.1 进料物流数据及工艺要求 11

2.2 工艺流程说明 11

2.2.1 工艺流程图 11

2.2.2 工艺流程介绍 11

2.3 物料衡算和能量衡算 12

2.3.1 物料衡算 12

2.3.1 能量衡算 13

4. 系统能量衡算 15

第三章 工艺的放大设计 16

3.1 催化精馏塔设备条件图 17

3.2 储罐的选型 18

3.2.1 储罐的选型设计说明 18

3.2.2 储罐的选型步骤和结果 19

3.3 泵的选型 20

3.3.1 泵的选型说明 20

3.3.2 典型泵ZA型泵介绍 21

3.3.3 泵的选型步骤和结果 22

3.4 设备布置 23

3.4.1 设备布置原则 23

3.4.2 设备布置设计特点 24

3.4.3 设计结果 24

3.5工艺管道及仪表流程图 25

第四章 结 论 27

参考文献 28

致谢 31

第一章 绪 论

1.1 课题背景

聚乙烯醇（PVA）和对苯二甲酸（PTA）是重要的大宗有机原料广泛用于化学纤维、轻工、电子、建筑等领域，但是在PVA和PTA的生产过程中，作为副产物的醋酸甲酯的产量非常之大。每生产1t PVA大约会产生1.68t醋酸甲酯。同样PTA的生产中也有大量的醋酸甲酯生成，虽然回收的醋酸甲酯部分返回氧化反应器抑制醋酸的副反应，部分外卖。但是由于低浓度的醋酸甲酯工业用途有限，其市场价值不高。因此，这种处理方法不是最佳途径。将醋酸甲酯水解生成醋酸和甲醇是综合利用醋酸甲酯的最主要途径，因为醋酸可以返回氧化反应器做溶剂，而且醋酸(HAc)和甲醇(MeOH)也是生产聚醋酸乙烯的原料和溶剂，故工业上大都将醋酸甲酯水解成醋酸和甲醇加以回收利用^[1]。因此如果找到能让醋酸甲酯水解率更高的工艺的话，不经能够合理有效利用资源，并且能够让企业利益最大化。

1.2 醋酸甲酯水解的生产技术现状

在聚乙烯醇生产工厂中，一般先由乙炔或乙烯合成醋酸乙烯；醋酸乙烯再聚合得到聚醋酸乙烯；最后，聚醋酸乙烯在甲醇液体中进行醇解反应获得聚乙烯醇和副产品醋酸甲醋。

工业上一般把醋酸甲酯分解成醋酸和甲醇，经分离和提纯后，醋酸再用于醋酸乙烯的合成，甲醇再用于聚合工段。一般有以下几种分解方法^[2]：

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