【摘要】：近年來,隨著環(huán)境與能源短缺問題的日益突出,節(jié)能降耗與綠色生產成了化學工業(yè)過程的明顯趨勢。乙酸異丁酯廣泛應用于化工和醫(yī)藥行業(yè),隨著眾學者對乙酸異丁酯合成方法的不斷研究,乙酸異丁酯在工業(yè)上已經實現連續(xù)生產。目前,工業(yè)上合成乙酸異丁酯的工藝大都是先反應然后進行多步分離的過程,該工藝存在能耗高、過程復雜繁瑣等問題。本文通過Aspen模擬軟件對合成乙酸異丁酯的反應精餾工藝及其強化過程的優(yōu)化與控制進行了研究。首先對等量進料操作方式的常規(guī)反應精餾(CRD)流程的經濟優(yōu)化與動態(tài)控制進行了研究。以年度總費用(TAC)為優(yōu)化目標,CRD流程優(yōu)化后的TAC為5.26×10~5$/year。對CRD流程在引入±20%進料流率與5%進料組分擾動時的控制性能進行研究,得到了控制效果較好的控制方案CS2。為了進一步降低過程的TAC,研究了塔釜再沸式熱泵反應精餾(BR-HPRD)、中間再沸式熱泵反應精餾(IR-HPRD-1)和帶預熱器的中間再沸式熱泵反應精餾(IR-HPRD-2)流程。優(yōu)化結果表明:與CRD流程相比,BR-HPRD、IR-HPRD-1與IR-HPRD-2流程的TAC分別降低了10.00%、16.92%和19.13%。通過對IR-HPRD-2流程在引入±20%進料流率與5%進料組分擾動時的可控性進行研究,得到了較為有效的控制結構,可以實現較為穩(wěn)健的控制。然后對非等量進料操作方式下的反應精餾隔壁塔(RDWC)流程、熱泵反應精餾隔壁塔部分熱集成(VRHP-RDWC-1)流程和熱泵反應精餾隔壁塔完全熱集成(VRHP-RDWC-2)流程進行了經濟性和動態(tài)可控性研究。經濟優(yōu)化結果表明:RDWC、VRHP-RDWC-1和VRHP-RDWC-2流程的TAC分別是7.45×10~5$/year、6.68×10~5$/year和5.79×10~5$/year。與RDWC流程相比,VRHP-RDWC-1和VRHP-RDWC-2流程的TAC分別降低了10.23%和22.30%。對RDWC流程設計了2種控制方案,結果表明:帶汽相分率控制的控制結構CS2可以更為有效的控制產品質量。對VRHP-RDWC-1和VRHP-RDWC-2流程引入±20%進料流率與5%進料組分擾動考察其動態(tài)可控性,結果表明:兩種流程在帶有汽相分率控制器的控制方案下均能有效控制產品純度。最后,對不同流程的經濟性和動態(tài)可控性進行定量比較。結果表明:在經濟性方面,等量進料方式占有較大優(yōu)勢;在動態(tài)可控性方面,非等量進料模式下流程的可控性占有較大的優(yōu)勢。雖然等量進料方式的IR-HPRD-2流程在穩(wěn)態(tài)經濟方面有明顯優(yōu)勢,但是針對目前工業(yè)生產上等量進料操作模式較難實現的情況,非等量進料方式的VRHP-RDWC-1流程是個較好的選擇。
【圖文】：

反應精餾合成乙酸異丁酯的經濟優(yōu)化與動態(tài)控制異丁酯。還有研究采用 FePO4[4]、RuCl3[5]、CdO乙酸酐合成乙酸異丁酯。異丁基酮的 Baeyer-Villiger 氧化重排反應liger 氧化重排反應又叫拜耳-維立格氧化重排反氧化羧酸等）氧化下，甲基異丁基酮的氧化重排化劑和催化劑的作用下，甲基異丁基酮合成乙酸
【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ225.24

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本文編號：2602319