稀醋酸脱水精馏工艺模拟设计开题报告

1. 研究目的与意义

在化工的工业生产之中，醋酸又是一种重要的化工原材料与有机产品，醋酸，亦称乙酸，主要用于制备醋酐、醋酸乙烯、乙酸酯类、金属醋酸盐、氯乙酸、醋酸纤维素等，也可用作溶剂，常用作分析试剂、通用溶剂和非水滴定溶剂及色层分析试剂以及有机合成，在配置调味料、醋、罐头、果冻和干酪时作酸味剂，作为最重要的有机酸之一时主要用于生产乙酸乙烯、乙酐、乙酸酯等并用于各种工业中。若不加以进行回收利用或者处理的方法不正确,还会造成污染,增加生产的成本但如果能够有效地进行处理,对污染治理、经济效益、持续发展等方方面面都有着重要的意义。醋酸水溶液的处理大致可以分为两类:将醋酸提纯与合成下游产品。提纯的方法有萃取、膜分离、吸附、精馏以及上述部分方法的联合。萃取是用叔胺类化合物的三辛胺和磷酰类化合物的氧化三辛膦,配以极性稀释剂来萃取但要实现工业化,须解决萃取剂的萃取能力不够强、处理费用高、溶剂再生易乳化等问题。而膜分离是利用离子、分子和微粒的电性,几何尺寸的差别,将多组分的混合物进行精细分离。在多种膜分离法中,用于有机溶剂回收纯化的操作方法主要是:扩散透析和渗透蒸发。膜分离法的效果除与膜自身性质有关外,还与醋酸浓度,醋酸-水体系进料压力,操作温度有关。吸附法多用于低浓度的醋酸废液分离有活性炭吸附法与树脂吸附法由于吸附容量有限，后续处理不便等问题还未在工业上应用。精馏法有普通精馏法，萃取精馏法和共沸精馏法。普通精馏法由于醋酸和水不共沸所以提纯需要耗费大量蒸汽，萃取精馏中溶剂可以循环使用，共沸精馏是在分离组分中加入共沸剂,影响其挥发度并与其中一个组分形成共沸物。该法对含醋酸质量分数为30%以上溶液的浓缩,效果很好,已实现工业化。直接合成下游产品可以利用稀醋酸合成脂类与合成醋酸钙镁盐以及合成醋酸钠。目前没有一种技术可以解决整个浓度范围的问题,但可从实际情况综合考虑。其中,传统分离方法中蒸馏、液-液萃取都存在分离能量需求及成本高的缺点。因此人们多倾向于新分离方法的研究,较为经济的方法有膜分离、反应精馏合成酯、CMA、醋酸钠。本课题从中选取了精馏工艺作为研究对象。本课题即研究稀醋酸溶液脱水回收醋酸的过程，主要内容是借助Aspen软件对分离醋酸-水的精馏工艺进行模拟设计，包括确定精馏流程，设计精馏装置以及车间的布置设计。

2. 研究内容和预期目标

本课题的主要研究内容为了解醋酸产品的主要性能、用途及生产方法及其工业生产及应用情况，包括国内外的发展现状及趋势。确定稀醋酸确定精馏装置的工艺条件，绘制工艺流程简图，说明各单元设备的自动控制方案。的脱水方法即分离醋酸-水溶液的方法及工艺流程，特别是醋酸脱水过程中的精馏工序，并通过aspen plus软件来进行模拟并确定其工艺设计及选型。然后完成车间布置设计，说明精馏车间厂房的设计思想、厂房面积、层高、层数、门窗设置等；说明精馏车间内各设备的布置设计思想及其平立面布置的具体位置。

3. 研究的方法与步骤

通过查阅文献资料，了解醋酸-水体系的精馏方法。利用对比分析的方法，确定工艺设计方案。利用aspen plus软件辅助进行物料衡算、热量衡算、管路计算及设备选型及设计等工艺计算，确定所需精馏设备的尺寸和类型，连接管路的直径、安装高度和安装位置以及车间和厂房的建筑尺寸等。根据工艺操作条件确定单元设备的自控方案。再对工艺流程、设备布置及管道布置进行设计，绘制工程图纸。

4. 参考文献

[1]温志坚，程建芳，顾伟锋.aspen plus 在醋酸精馏塔中的应用[j],浙江化工,2011,42(11),27-29

[2]刘绪江，张雷.醋酸-水萃取精馏萃取剂的选择及过程模拟和优化[j]，现代化工，2015,35（8），165-168

[3]胡兴兰，周荣琪.醋酸-水萃取精馏溶剂的筛选[j]，2009,31（8）643-645

5. 计划与进度安排

（1）2022年12月28日-2022年3月12日：查阅资料，编写文献综述，完成开题报告；

（2）2022年3月15日-2022年3月26日：确定生产方法，设计工艺流程；

（3）2022年3月29日-2022年4月23日：进行物料、热量衡算和设备工艺计算及选型；