甲基丙烯酸羟乙酯合成的流程模拟开题报告

全文总字数：2331字

1. 研究目的与意义

本项目以甲基丙烯酸和环氧烷烃为原料，采用直接开环法合成甲基丙烯酸羟烷基酯，其反应快、转化率高，反应温度低，副反应特别是聚合反应减少，反应的收率高达95%左右，后处理简单，可通过精馏得到高纯度的产品，产品可带来较为可观的经济回报。甲基丙烯酸羟烷酯具有许多优良的性质,被广泛地用于纤维加工、涂料、光固化树脂、胶粘剂、纸张加工、橡胶工业中。另利用AspenPlus流程模拟软件对生产过程进行模拟。

本课题的深入开展对全面认识甲基丙烯酸羟烷酯及其合成工艺具有重要的理论和实践意义。利用AspenPlus进行分析，优化生产工艺，为进一步的扩大生产提供数据的支持。

2. 国内外研究现状分析

目前国内外甲基丙烯酸羟烷基酯合成工艺路线主要有一步合成法、开环反应法、酯交换法、直接酯化法、二元醇碳酸酯与甲基丙烯酸反应、酰氯酯化法、氯醇法等。其中（1）一步合成法反应原料主要有甲基丙烯酸、氯乙醇、氧氧化钠固体几种，在反应结束后对反应液进行冷却，冷却后的反应液通过过滤后可以将反应生成的氯化钠及未反应的甲基丙烯酸钠除去，然后在反应液中补加一定量的二甘醇对苯二酚，进入减压蒸馆系统将过量的氯乙醇分离，最后得到甲基丙烯酸羟烷酯产品。（2）开环反应法就是在催化剂和阻聚剂的作用下，环氧烷烃的碳氧键被打开而与甲基丙烯酸进行反应，生成甲基丙烯酸羟烷酯及少量副产物。催化剂一般主要有fe系、cr系、有机胺类等，阻聚剂主要釆用氮氧自由基类阻聚剂。这一制备方法是目前国内外生产厂家生产甲基丙烯酸羟乙酯普遍釆用的方法。（3）酯交换法一般用甲基丙烯酸甲酯和乙（丙）二醇在碱性催化剂和阻聚剂的存在下进行酯交换反应，反应得到甲基丙烯酸羟烷酯。催化剂一般选用醇盐如：醇钠、醇镁；氢氧化物如氢氧化钠、氧氧化钙；氢氧化铵如：四甲基氢氧化铵、十六烷基三甲基氢氧化铵等强碱；强酸如浓硫酸。

主要讲述开环反应法，老的工艺是甲基丙烯酸与环氧乙烷反应合成甲基丙烯酸羟乙酯的粗液中包含部分副产物，为了得到纯度比较高的甲基丙烯酸羟乙酯以满足工业生产的需求，需要对反应粗液进行分离提纯。由于甲基丙烯酸羟乙酯的性质很活拨，在提纯的过程中非常容易发生聚合，加上起初对甲基丙烯酸羟乙酯阻聚认识比较有限，因此，生产过程中主要采取在真空条件下薄膜蒸发器快速蒸馏的方法对反应液进行提纯得到产品。目前有研究出新的工艺流程，主要分反应系统、一次蒸馏系统、精馏系统、二次蒸馏系统。主要的设备是间歇釜式反应器、蒸馏设备及精馏塔等。精馏过程是该工艺的一个重要单元，一般塔顶的真空条件为200~250pa，操作顶温在60~65℃。

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3. 研究的基本内容与计划

1月1日-1月12日查阅、收集资料，撰写开题报告

3月1日-3月25日甲基丙烯酸羟烷酯的工艺设计

3月26日-4月6日根据设计工艺构建流程，进行模拟计算获得参数及优化工艺

4. 研究创新点

目前关于（甲基）丙烯酸羟烷酯合成的研究较多，大多数研究是采用正交实验来研究获得最优的生产工艺条件。这样多次的实验浪费时间而且不一定准确。所以本课题采用AspenPlus流程模拟软件，可以在各塔的目标值下进行模拟优化，来获得最优的操作参数。不仅节约了时间，而且降低了实验室研究的成本。利用AspenPlus还可以解决物料衡算和能量衡算中的问题。