化學工程碩士學位論文開題報告

　　開題報告是課題確定之后，研究人員在正式開展研究之前制訂的整個課題研究的工作計劃，下面是小編搜集整理的化學工程碩士學位論文開題報告，供大家閱讀參考。

　　論文題目：酸烯法生產(chǎn)醋酸仲丁酯的模擬優(yōu)化與節(jié)能研究

　　論文選題的目的和意義(題目來源、國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)、預期的應用價值、社會效益)：

　　醋酸仲丁酯,即乙酸仲丁酯,也稱醋酸另丁酯、醋酸第二丁酯、乙酸1-甲基丙酯, 英文名稱 sec-butyl acetate (SBAC)、2-butanol acetate，是醋酸丁酯的四種異構體之一。醋酸丁酯是一類無色、易燃、具有果實味的液體，可溶解多種樹脂及有機物，醋酸仲丁酯與其它異構體的性能在大多數(shù)情況下都相似，現(xiàn)已被廣泛作為香料、溶劑、醫(yī)藥、萃取劑組分、反應介質(zhì)組分、金屬漆清洗劑組分等。醋酸仲丁酯的醇酯化法生產(chǎn)工藝早已有之。70年代前，國內(nèi)外均有生產(chǎn)，美國Union Oil Company的Amosco曾有溶劑用醋酸仲丁酯銷售。由于原料仲丁醇價格偏高，而且酯化反應速率慢，平衡轉(zhuǎn)化率也較低，生產(chǎn)技術難度大，因此醋酸仲丁酯逐漸被醋酸正丁酯、醋酸正丙酯等溶劑取代。80年代后，隨著MTBE的發(fā)展，出現(xiàn)大量副產(chǎn)正丁烯，推動了醋酸-丁烯一步加成法合成醋酸仲丁酯工藝的發(fā)展，2006年，世界首套1萬噸/年丁烯法醋酸仲丁酯裝置在湖南中創(chuàng)化工投產(chǎn)，至2013年醋酸仲丁酯年產(chǎn)能達到85萬噸，預計2014年將達到150萬噸。

　　現(xiàn)裝置均采用醚后碳四與過量醋酸反應，工藝路線為醚后碳四經(jīng)過精制除去有含雜質(zhì)、提高正丁烯含量，與過量醋酸反應，反應產(chǎn)物進入脫碳四塔脫出不反應碳四，剩余反應產(chǎn)物利用共沸精餾手段分離過量醋酸得到粗酯產(chǎn)品，而后進行精制得到最終產(chǎn)品。

　　1) 加成反應

　　2) 疊合反應

　　在烯酸加成工藝中，丁烯的疊合是不希望發(fā)生的副反應，是物料結焦、變黑的基礎。丁烯二聚與三聚的反應式如下：

　　酸烯加成為放熱反應，目前此部分熱量由冷卻水移走，造成能量浪費，王聰對冷卻水的用量做了優(yōu)化研究，張志炳等提出采用催化精餾塔利用此部分熱量作為加熱熱源，但受催化精餾設備本身的限制未工業(yè)化;共沸精餾是利用低沸點共沸將醋酸(沸點118℃)與醋酸仲丁酯(112℃)分離，采用水作為共沸劑，共沸劑添加量影響分離能耗，胡先念、潘羅其、趙薇等對此做了相應研究;化工精餾塔再沸器產(chǎn)生的蒸汽凝水(0.7MPaG、140℃)作為低溫熱源裝置利用率低，需要加以綜合利用，沈潺潺等對常壓蒸餾裝置低溫余熱的回收進行了研究;裝置加熱全部靠外供熱源、冷卻/冷凝全部靠外供冷源，能源消耗大、成本高，采用夾點技術與Aspen plus模擬技術相結合對裝置換熱系統(tǒng)進行優(yōu)化，楊錦、李軍、梁搏云、白玫、劉德申等分別對環(huán)氧氯丙烷、醋酸乙烯、MTBE及裂解、碳酸二甲酯裝置進行了換熱網(wǎng)絡優(yōu)化模擬。

　　根據(jù)調(diào)查，現(xiàn)醋酸仲丁酯裝置單噸產(chǎn)品蒸汽能耗為2.2噸，若經(jīng)過節(jié)能優(yōu)化單噸蒸汽能耗可降低0.5噸，蒸汽按照150元/噸計算，一套10萬噸/年醋酸仲丁酯裝置將年節(jié)約成本750萬元，按照年150萬噸產(chǎn)能計算，可為社會節(jié)約燃煤8萬噸標煤，減少二氧化碳排放21.28萬噸，帶來巨大經(jīng)濟效益和社會效益。

　　研究方案(論文擬解決的問題、技術路線、實施方案)：

　　近年隨著醋酸仲丁酯項目的發(fā)展，對其催化劑合成、工藝條件、設備選型、裝置設計的研究越來越多，但在節(jié)能優(yōu)化設計方面未見報道，本課題的主要任務是對裝置進行節(jié)能優(yōu)化設計，首先需要對技術路線、工藝條件等進行優(yōu)化整合，利用Aspen plus對裝置操作條件進行優(yōu)化模擬;其次結合溴化鋰余熱制冷技術、HR余熱回收技術、噴射式蒸汽混合器技術對裝置低溫熱源進行回收利用，蒸汽凝水降溫后回鍋爐系統(tǒng);最后利用夾點技術分析優(yōu)化整個裝置的換熱網(wǎng)絡。

　　表1 醋酸仲丁酯裝置典型操作參數(shù)

　　反應單元 脫C4精餾塔 第一共沸精餾塔 第二共沸精餾塔 醋酸精制塔

　　操作溫度/℃ 塔頂 70-150 30-60 60-100 70-90 100-150

　　塔底 100-200 100-300 100-300 125-200

　　操作壓力/MPa 0.6-2 0.05-1 0.1 0.1 0.1

　　注：反應單元操作溫度與催化劑活性密切相關，催化劑進入活性后期需要提高操作溫度，但在實際操作用宜控制在110℃以下，最為經(jīng)濟。

　　研究計劃進度：

　　20XX年11月～20XX年02月 ： 進行中外文獻檢索，查閱相關資料。

　　20XX年03月～20XX年04月 ： 設計方案，開題。

　　20XX年05月～20XX年11月 ： 裝置模擬核算。

　　20XX年12月～20XX年01月 ： 整理數(shù)據(jù)，總結。

　　20XX年02月～20XX年04月 ： 撰寫論文，準備答辯工作。

　　預期成果及創(chuàng)新之處：

　　1、裝置單噸能耗降到1.7噸蒸汽/噸醋酸仲丁酯;

　　2、在醋酸仲丁酯項目中引入HR余熱回收技術、噴射式蒸汽混合技術等新技術;

　　3、利用夾點技術及Aspen plus對醋酸仲丁酯裝置換熱網(wǎng)絡進行優(yōu)化。

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