文档介绍：湘潭大学
硕士学位论文
工业醋酸乙烯合成工艺及反应器模拟与优化
姓名:李保华
申请学位级别:硕士
专业:化学工程
指导教师:刘跃进
20060501
湘潭大学化工学院工业醋酸乙烯合成工艺及反应器模拟与优化
符号说明
符号物理意义单位
U0 操作气速 m/s
Umf 起始流化速度 m/s
εmf 临界流化空隙率
εf 床层平均空隙率
Lmf 临界流化床层高度 m
Lf 膨胀流化床层高度 m
-1
kg 泡相与乳相间的传质系数 s
2
Sb 气泡相表面积 m
Q 气泡相与乳化相的气体交换量 m3/s
q 通过气泡的气体穿流量 m3/s
3
Cin 流化床反应器入口总浓度 mol/m
3
Cb 床层中的泡相浓度 mol/m
3
Cem 床层中的乳相浓度 mol/m
3
Cbo 床层出口处泡相浓度 mol/m
3
Cemo 床层出口处乳相浓度 mol/m
3
Co 流化床反应器出口总浓度 mol/m
δ气泡相的体积分率
r 反应速率 mol/
-1
kr 反应速率常数 s
W 单位催化剂重量 kg
P 反应总压力 Pa
db 气泡平均直径 m
R 床层膨胀比
3
ρs 催化剂假密度 kg/m
ρ气体密度 kg/m3
3
ρb 催化剂堆密度 kg/m
μ气体的粘度 kg/
dp 催化剂颗粒平均直径 mm
g 重力加速度 m2/s
D 气体扩散系数 cm2/s
MA 乙炔分子量 g/mol
MB 醋酸分子量 g/mol
3
VA 乙炔分子扩散体积 cm/mol
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湘潭大学化工学院工业醋酸乙烯合成工艺及反应器模拟与优化
湘潭大学
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作者签名: 日期: 年月日
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作者签名: 日期: 年月日
导师签名: 日期: 年月日
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湘潭大学化工学院工业醋酸乙烯合成工艺及反应器模拟与优化
摘要
醋酸乙烯(VAc)是一种重要的有机化工原料,特别是醋酸乙烯通过自身聚合
或与其它单体共聚,可以生成应用很广的衍生物。醋酸乙烯生产方法有乙炔法、
乙烯法以及碳一化学法等,醋酸乙烯工业的发展具有广阔前景。
本文简要介绍了合成醋酸乙烯的工艺,着重介绍了湘维有限公司运用乙炔气
相法合成醋酸乙烯工艺流程。并对乙烯法和乙炔法两种不同工艺技术进行了比较,
并且针对合成醋酸乙烯催化剂的不同进行了介绍。
通过查阅文献资料,分析了乙炔气相法合成醋酸乙烯的反应机理,认为醋酸
乙烯是乙炔在催化剂表面上的吸附,反应对醋酸近似为零级,对乙炔近似为一级。
本文对湘维有限公司醋酸乙烯合成工段进行操作数据的分析,得出在合成醋酸乙
烯的过程中,随着反应温度、进料乙炔醋酸摩尔比、催化剂载量的增大,醋酸转
化率和空时收率都增大,同时,副产物也随之增多。针对这一问题,本文对合成
工段中气体分离塔工艺流程进行了研究,使循环气体中的副产物减少,提高了流
化床反应器中催化剂的寿命,产品质量也有所提高。
在对操作数据分析的基础上,分别运用两相模型和 K-L 模型进行流化床反应
器中醋酸转化率的模拟计算,计算模拟结果表明,两相模型与实际数据在一定的
范围内比较接近,并分析了操作参数:流化床反应器反应中温、进料乙炔醋酸摩
尔比、催化剂载量及流化床高度对醋酸转化率的影响。同时,采用鲍威尔算法,
以反应器的空时收率作为目标函数,进行操作参数优化,并分析了反应中温、进
料乙炔醋酸摩尔比及空时对空时收率的影响,得到了合成反应器空时收率最大时
反应中温、进料乙炔醋酸摩尔比。
关键词:醋酸乙烯;分离塔;流化床反应器;数学模型;模拟;操作优