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摘 要

甲缩醛是甲醇的绿色下游产品之一，因为甲缩醛优良的物理化学性能，所以甲缩醛被大量地运用在日化，化妆品，药品，柴油添加剂等领域中。生产甲缩醛的工艺主要有高压反应釜式合成工艺，连续合成工艺，催化反应精馏工艺，反应精馏工艺等。其中反应精馏法因其设备简单，反应完全，产品纯度高而受到广泛关注。本文采用ASPEN对反应精馏工艺生产甲缩醛工艺进行模拟设计及优化——优化后理论塔板数为17块，进料塔板数是第10块塔板，进料温度为40℃，产品纯度由原先的93.73%提高到97.74%。产品纯度达到了一级品的要求。

关键词：甲醇；甲缩醛；ASPEN PLUS；反应精馏

Abstract: Formaldehyde is one of the green downstream products of methanol. Because of its excellent physical and chemical properties, it has been widely used in the fields of daily chemicals, cosmetics, pharmaceuticals and diesel additives. The main production processes of methyl acetal include high-pressure reactor synthesis process, continuous synthesis process, catalytic reactive distillation process, reactive distillation process, etc. Reactive distillation has attracted wide attention because of its simple equipment, complete reaction and high purity of products. In this paper, ASPEN is used to simulate and optimize the process of producing methylal by reactive distillation process. After optimization, the number of theoretical trays is 17, the number of feeding trays is 10, the feeding temperature is 40℃, and the purity of the product is increased from 93.73% to 97.74%. The purity of the product meets the requirements of the super-grade product.

Keywords: methanol; formaldehyde; ASPEN PLUS V9; reactive distillation

目录

1 文献综述 3

1.1甲缩醛的性质 3

1.1.1物理性质 3

1.1.2化学性质 4

1.2甲缩醛的用途 4

1.2.1在杀虫剂中的运用 4

1.2.2配制较高纯度的甲醛 5

1.2.3在光剂中的运用 5

1.2.4在柴油添加剂中的运用 5

1.2.5在涂料中的运用 5

1.2.6在彩带中的运用 6

1.2.7甲缩醛的其他运用 6

1.3以甲醇为原料制备甲缩醛的原理 6

2.甲缩醛的合成工艺 7

2.1反应精馏合成技术 7

2.1.1反应精馏技术的分类 8

2.1.2反应精馏技术的优点 8

2.1.3影响反应精馏产物纯度的条件 9

2.1.4反应精馏的一些劣势 9

2.2连续合成工艺 9

2.3催化反应精馏合成工艺 10

2.4高压反应釜式合成工艺（间歇合成工艺） 11

2.5背包式反应精馏合成工艺 12

2.5.1背包式反应精馏概念的提出 12

2.5.2背包式反应精馏塔的一些缺陷 13

2.5.3该工艺的评述 14

2.6工艺的选择 15

3．合成甲缩醛的工艺模拟和优化 15

3.1关于aspen的介绍 15

3.2模拟过程中的反应动力学的参数确定 16

3.3甲缩醛的ASPEN模拟 17

3.3.1基本参数的设置 17

3.3.2模型的建立 17

3.4模拟过程的优化 18

3.4.1塔板总数对甲缩醛纯度的影响 18

3.4.2进料的塔板数对甲缩醛纯度的影响 20

3.4.3 摩尔回流比对纯度的影响 22

3.4.4 塔顶采出率对甲缩醛纯度的影响 24

3.5最终的优化结果 26

3.5.1优化过后的基本参数 26

3.5.2物料最终结果 27

结论 29

参考文献 30

致谢 31

1 文献综述

甲缩醛毒性比较小，但是在水中的溶解度及有机溶剂中的溶解度都比较好，它的使用使得对环境的污染比较小，属于较为绿色的化工产品。因而在柴油添加剂，彩带配方，环保油漆，杀虫剂配方等领域中具有极大的使用价值。由于有机溶剂在甲缩醛中的溶解度较高较高，所以甲缩醛可以作为杀虫剂原料的溶解剂，甲缩醛溶于水后，被水解生成甲醛和甲醇，甲醇和甲醛被氧化生成二氧化碳和水，所以甲缩醛为杀虫剂的溶剂，相比于以前的传统杀虫剂对环境更加地友好；甲缩醛也可以用作柴油添加剂，甲缩醛在柴油中容基度高，且易被微生物降解生成对环境无污染的CO₂和H₂O，甲缩醛对环境土壤非常友好；甲缩醛可以用作彩带配方中的溶剂，由于甲缩醛沸点低且较易挥发，可以有效避免彩带因为高温而燃烧，造成不必要的财产损失。

目前世界上甲缩醛的生产工艺主要有反应精馏生产工艺，连续合成工艺，高压反应釜工艺等，当前国内外的生产工艺都是反应精馏生产工艺。

1.1甲缩醛的性质

1.1.1物理性质

甲缩醛^[1]，又称为二甲醇缩甲醛，英文名为methylal。相对密度：0.86；沸点：44.0℃；熔点104.8℃；在温度为20℃的时候，蒸气压为439kPa；闪点：－178℃。甲缩醛拥有比较优良的物理化学性能，比如沸点较低，可以很好地溶于水，溶解性能比较良好等等。

在常温常压下，甲缩醛是无色透明并且可以燃烧的液体，有和氯仿很像的刺激性很大的气味。甲缩醛的挥发性很强，会刺激粘膜、喉咙、鼻子等身体器官，还会有一定的麻醉效果。如果不慎吸进较高浓度的甲缩醛，则会出现头晕恶心等症状，尤其是对眼睛的损害，可能会持续一个星期甚至更久。

甲缩醛是非极性溶液，具有良好的去油污能力，可以作为清洁剂来替代一些含氯溶剂。另外甲缩醛无色无毒，容易被微生物降解，也可以用作清洁溶剂替代氟里昂，以便于减少污染物的排放。所以甲缩醛作为一种绿色溶剂，具有较为广阔的应用前景。近年来，伴随着对甲缩醛研究的不断深入，甲缩醛的应用己经深入到各行各业中。甲缩醛的质量标准如下图所示。

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