1. 研究目的与意义
乙酸丁酯是一种优良的有机溶剂，无色透明，是带有果香气味的液体，难溶于水，易燃。乙酸丁酯是一种重要的化工产品，也是一种重要的有机合成中间体。乙酸正丁酯作为重要的化工原料在生产和生活中具有广泛的应用，由于其具有良好的溶解性能，常作为有机溶剂、萃取剂、脱水剂应用于药品的研发，火棉胶、硝化纤维、清漆等的生产以及香料的制备等。乙酸丁酯用作乳化剂、增塑剂和防霉剂，故广泛用于香料、塑料、化工、制药等行业，因此乙酸正丁酯不仅是工业上重要的有机溶剂，而且也是一种重要的有机化工原料。随着普通民众环保意识的逐步增强和环保法规的严格实行，人们更倾向利用乙酸正丁酯作为甲苯、二甲苯等有毒有害溶剂的良好替代品，因此其市场前景广阔。
在国内乙酸正丁酯的生产模式以连续生产法为主。工业上传统的合成乙酸正丁酯的方法是酯化法，该法以硫酸为催化剂，由冰醋酸和正丁醇直接酯化而成。该方法工艺技术成熟，投资少，浓硫酸作为催化剂虽然可以获得较高的酯化率，但是在酯化反应过程中常常伴随有较为复杂的副反应发生，原料利用率不足，从而使得到的产品质量受到很大的影响，给产品的后处理工作带来麻烦，且设备腐蚀较为严重，环境污染严重。
本课题的乙酸正丁酯的生产方法选用酯交换法，酯交换反应具有催化剂来源广泛、反应物转化率高、过程容易调控、经济利益高等优点，利用乙酸甲酯和正丁醇在酯交换催化剂的作用下在催化精馏塔中进行反应，该法选用的原料乙酸甲酯与同族其他酯类相比，市场需求量较小且在PVA和PTA等生产中作为副产大量出现，其价格低廉、来源广泛，故利用酯交换法可以将乙酸甲酯转化为价格较高乙酸正丁酯。动力学研究可以确定醋酸甲酯和正丁醇之间的酯交换反应是受平衡限制的可逆反应，在研究中，选用传统的精馏技术以乙酸甲酯和正丁醇为主要的反应组分来生成乙酸正丁酯的工艺流程，采用Aspen Plus来进行模拟。反应和精馏是化工过程中的两个主要的单元操作，传统的操作方式是将这两个过程在反应器和精馏塔内分别进行。传统的精馏技术是在整个精馏塔中，原料汽液两相逆流接触，进行相际传质,具有高转化率的催化剂选择、后续易分离的塔顶塔釜组成的过程控制的优势。乙酸正丁酯是由正丁醇和乙酸甲酯在催化作用下通过酯交换反应生成的产物，在反应过程中会形成乙酸正丁酯-正丁醇和乙酸甲酯-甲醇的共沸物，对于共沸物的分离，采用变压精馏方式分离共沸物，传统的精馏方式并不断能够达到分离的效果，同时存在投资成本高、较高的能耗以及技术不成熟等问题。
2. 研究内容和预期目标
研究内容：
（1）了解乙酸正丁酯产品现有主要的生产方法及工艺流程。
（2）确定本设计采用的方法，并对所选定的设计方案进行工艺设计。
3. 研究的方法与步骤
（1）通过查阅文献资料，了解乙酸正丁酯产品生产方法。
（2）利用对比分析的方法，确定工艺设计方案。
（3）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，确定所需精馏塔、反应器、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。
4. 参考文献
[1] 张巍青. 乙酸丁酯合成新工艺及过程危险性研究[D].北京：北京石油化工学院,2017
[2] 高晓涵.关于乙酸丁酯合成工艺分析及其热安全性探讨[J].化工管理,2019，(20):91-92
[3] 吴蒙. 乙酸正丁酯的工艺设计与控制[D].天津：天津大学,2015
5. 计划与进度安排
（1）2024年12月26日-2024年3月10日：安装Aspen软件并学习，研究毕业设计设计任务书的内容，查阅参考文献资料，编写文献综述，完成开题报告；
（2）2024年3月13日-2024年3月24日：确定生产方法，设计工艺流程，进行工艺流程的模拟；
（3）2024年3月27日-2024年4月21日：对物料进行草稿验算后运用Aspen软件进行物料、热量衡算和设备工艺计算及选型；
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