基于EMIMAc离子液体萃取剂的正丙醇与乙酸甲酯酯交换反应精馏设计.PDF

第44卷 第6期 北京化工大学学报(自然科学版) Vol.44,No.6 2017年 Journal of Beijing University of Chemical Technology (Natural Science) 2017 基于[EMIM][Ac]离子液体萃取剂的正丙醇与 乙酸甲酯酯交换反应精馏设计 冯加双摇 彭摇 璇* (北京化工大学 信息科学与技术学院,北京 100029) 摘摇 要:基于年度总成本最小化的分析方法,计算优化了正丙醇与乙酸甲酯酯交换反应生成乙酸正丙酯的反应精 馏过程。 提出一种离子液体(1鄄乙基鄄3鄄甲基咪唑醋酸盐)作为萃取剂用于乙酸甲酯与甲醇产物分离的新工艺,以代 替无萃取剂的常规精馏塔。 考察了反应精馏塔的提馏段、精馏段,反应段的塔板数、回流比以及萃取塔进料位置和 萃取剂量对新工艺能耗和费用的影响。 与传统工艺比较结果表明,新工艺节省再沸器的能耗和操作费用约30%。 关键词:离子液体;乙酸正丙酯;萃取精馏;节能 中图分类号:TQ013摇 摇 DOI:10.13543/ j.bhxbzr.2017.06.002 数对乙酸甲酯和正丁醇酯交换反应萃取精馏塔的影 引摇 言 [9] 响。 近年来,沈兰兰等 以强酸性离子交换树脂 乙酸正丙酯是一种用途广泛、具有特殊水果香 Amberlyst15 为催化剂,对乙酸甲酯和正丁醇酯交换 味的有机溶剂。 传统的乙酸正丙酯生产方法有两 反应在间歇反应器中的非均相反应动力学进行研 种:一种是由乙酸和正丙醇为原料,在浓硫酸催化剂 究,并确定了正逆反应的活化能和乙酸甲酯的吸附 作用下直接加热进行酯化反应后回流制得;另一种 常数;随后,他们对此酯交换反应进行了精馏塔的实 是以固体酸为催化剂,由乙酸与正丙醇进行酯化反 [10] 验和模拟 。 但是,强酸性离子交换树脂 Amber鄄 应得到乙酸正丙酯。 但是这两种生产方法都存在不 lyst15作为催化剂存在选择性不够高、催化剂的更 足。 对于第一种方法,反应酯化率仅为93郾4%,产 换和回收困难等问题。 针对上述问题,本文利用离 [1] 品纯度远达不到99郾5%以上的要求 ;浓硫酸也会 子液体绿色溶剂 1鄄乙基鄄3鄄甲基咪唑醋酸盐作为萃 导致一系列副反应产生,使得产品纯度不高,同时带 取剂萃取分离乙酸甲酯和甲醇共沸体系,对乙酸正 来环境污染。 第二种生产方法同样面临反应酯化率 丙酯反应精馏塔的整体流程进行了改进,并在萃取 [2] 较低和产品纯度达不到要求的问题 。 近年来,作 精馏塔的塔底增加一个闪蒸罐用于分离甲醇和离子 为传统催化剂和萃取剂的绿色替代品,离子液体由 液体,塔底得到的离子液体回流至萃取精馏塔中继 于具有蒸汽压小、温度范围宽、环境友好的优点,引 续使用。 最后以衡量化工生产经济效益的年度最小 [3-6] [7] 起了广大学者的关注 。 彭艳枚等 将离子液体 总花费(TAC)为目标函数,采用 AspenPlus 软件对 1鄄丁基鄄3鄄甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([BMIM] 乙酸甲酯和正丙醇酯交换反应精馏流程中