乙酸乙酯是应用最广泛的脂肪酸酯之一, 该化学材料具有水果香味, 是一种无色的透明液体, 在进行应用过程中, 能够制成粘合剂、人造革、油毡着色剂等, 在医药领域、生产领域、食品领域得到了广泛地应用。随着国内外市场对乙酸乙酯需求的不断提升, 加强对乙酸乙酯进行有效生产, 在保证其质量的同时, 提升乙酸乙酯的产量, 成为化工生产必须考虑的一个重要议题。
1 乙酸乙酯工艺选择及流程概述
在进行乙酸乙酯生产过程中, 采取的主要生产方法为乙酸酯化法、乙酯脱氢法、乙烯加成法等。其中, 我国化工生产中, 以乙酸酯化法和脱氢法为主, 这一技术手段在国内化工领域应用较为成熟, 并且已经在大规模应用[1]。关于乙酸乙酯生产工艺, 具体内容我们可以从图1中看出:
如图1所示, 在进行乙酸乙酯生产过程中, 需要将原料加入反应器器中中, , 经经过过多多功功能能催催化化剂剂进进行行催催化化, , 对对乙乙酸酸乙乙酯酯进进行行脱脱氢氢处理, 从而生成乙酸乙酯。同时, 还需要对其进行氢气分离, 最后利用二塔变压精馏分离乙醇和乙酯混合物, 得到乙酸乙酯[2]。
2 乙酸乙酯工艺流程仿真研究
在对乙酸乙酯进行工艺流程仿真分析过程中, 主要以AS⁃PEN Plus软件为例, 该软件在化工领域中, 得到了较为广泛地应用。该软件能够对化工生产、设计、以及生产过程中进行有效地控制, 从而实现对化工生成工艺手段进行改良和优化。ASPEN模拟系统在上个世纪80年代被推广, 并随着技术手段的不断丰富, 该系统在进行乙酸乙酯工艺流程仿真中, 发挥了日益重要的作用。在对乙酸乙酯进行工艺流程仿真研究时, 主要涉及到了以下几点内容:
2.1 热力学模型选择
对乙酸乙酯进行工艺流程仿真研究, 需要对热力学模型进行有效设计, 保证热力学模型选择能够符合实际仿真需求。在进行热力学模型选择过程中, 主要考虑到了以下几点内容:第一, 需要对组分的组成问题进行有效考虑, 从乙酸乙酯的化学特性入手, 保证组分组成符合实际需要;第二, 构建有效地反应速率模型, 能够对反映热度以及反映条件进行把握;第三, 在进行热力学模型选择过程中, 还需要考虑到气液平衡问题, 能够有效地利用NRTL模型, 对参数进行设计, 保证流程设计具有科学性和合理性[3]。在NRTL模型选择过程中, 需要考虑到模拟计算问题, 并根据氢气特征, 以“亨利定律”作为NRTL模型应用的主要算法。
2.2 反应器设定
在进行反应器设定过程中, 需要以列管式固定床反应器为主, 能够对乙醇进行有效催化, 利用多功能催化剂, 完成对乙酸乙酯的脱氢处理。当脱氢完成后, 需要与乙醇缩合, 生成乙酸乙酯。在这一过程中, 需要对杂质进行分离处理, 一般来说, 为了实现对杂质的分离, 我们通常会设置240度的温度作为反应温度, 实现催化剂具有较大的活度, 满足仿真需要。
2.3 闪蒸器设定和精馏塔工艺模拟
闪蒸器设定和精馏塔工艺模拟是进行乙酸乙酯工艺流程仿真分析的关键步骤, 在进行设定过程中, 闪蒸器需要保证乙酸乙酯有一个合理的回收率, 精馏塔工艺模拟时, 则需要对共沸问题进行解决。
2.3.1 闪蒸器设定
在进行闪蒸器设定过程中, 我们应用AS⁃PEN进行模拟, 关于闪蒸器温度与乙酸乙酯回收率之间的关系, 我们可以从图2中看出:
如图2所示, 我们可以看出, 随着闪蒸器温度的不断提升, 乙醇和乙酸乙酯的回收率逐渐下降。这样一来, 为了保证乙酸乙酯具有较高的回收率, 温度设置应该在-10度以下。
2.3.2精馏塔工艺模拟
在进行精馏塔工艺模拟过程中, 需要注重对“共沸”问题进行解决。一般来说, 精馏塔工艺模拟主要涉及到了以下几点内容:
(1) 工艺模拟设计
精馏塔压力定位在1MPa, 压降设置为0.5MPa, 根据相关设计规定, 塔底物纯度为99.9%, 为了获得较好的反映结果, 需要对参数进行改变, 实现物质量流量达到最大化[4]。在进行回流比设定过程中, 我们可以从图3中看出。
从图3中我们可以看出, 当摩尔回流比超过7.5时, 回流比会处于一种增加状态, 但不会影响到能耗, 由此可见, 在进行精馏塔工艺模拟时, 回流比可设置为7.5。
(2) 物料设置
为了保证乙酸乙酯模拟结果有效输出, 在进行精馏塔工艺模拟过程中, 需要保证物料符合反应需要。这样一来, 在进行物料设置过程中, 在精馏塔第50块中, 质量分率可设为0.5456, 质量分率可设为0.4544, 这样一来, 保证进料为主符合工艺模拟保准后, 才能够得出较好的模拟数据。
3 结语
在对乙酸乙酯进行生产工艺仿真分析过程中, 要注重对计算机软件的有效选用, 并能够对参数进行合理、有效设计, 使参数得到优化, 能够保证反映流程符合乙酸乙酯生产的实际需要。对此, 在进行仿真分析过程中, 需要选择有效地模拟软件, 并构建相应的仿真模型。
摘要：乙酸乙酯在现阶段的化工生产中得到了较为广泛地应用, 文本对乙酸乙酯的生产工艺流程分析, 以生产数据作为研究基础, 利用计算机软件, 对乙酸乙酯的工艺流程进行了分析, 并对相关参数进行优化设计。
关键词：乙酸乙酯,工艺流程,仿真分析
参考文献
[1] 全灿, 鄢雄伟, 金君素, 戴新华, 黄挺, 李红梅.科研用高纯乙醇、乙酸乙酯、正己烷试剂标准规范及其纯化工艺研究进展[J].化学试剂, 2011, 05:385-392.
[2] 胡卫雅.乙酸乙酯生产工艺流程仿真研究及优化[J].广州化工, 2011, 16:80-82.
[3] 王丽飞, 文萍, 沐宝泉, 李传.基于DCS的乙酸乙酯生产综合实训控制系统[J].当代化工, 2015, 06:1330-1331+1347.
[4] 董秀芹, 孙亚美, 张敏华.脱氢法生产乙酸乙酯的流程模拟与优化[J].计算机与应用化学, 2014, 04:426-430.