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PX氧化反应建模与优化研究

吕俊德  
【摘要】: 精对苯二甲酸(PTA)是生产聚酯纤维的重要原料,它是由对 二甲苯(PX)在以醋酸为溶剂、醋酸钴、醋酸锰为催化剂,溴化物 为促进剂,空气为氧化剂,高温液相氧化制得。为了充分理解PX 氧化反应的机理和规律,为PTA技术的国产化开发提供依据,本文 在前人研究的基础上,着重与工业现场实际相结合,对PX氧化反应 器模型的模拟和优化进行了研究。 本文综述分析了PX氧化的主、副反应机理,增加了反应器含水 量对氧化反应的影响,改进并建立了包括主、副反应综合因素的PX 氧化反应器模型。不同于一般的实验室研究,本文力求将PX氧化反 应器模型与工业现场的实际生产过程相结合,利用工业数据辨识修 正模型参数,并与文献结果进行了比较和分析。 本文利用建立的反应器模型,对PX氧化反应工业过程进行了模 拟,提供了计算氧化反应器尾气中的氧气和二氧化碳含量、干燥机 中对羧基苯甲醛(4 CBA)含量、及整个反应的平均转化率、平均 收率的方法,并与现场数据进行了分析比较。 本文在辨识模型的基础上,定量描述了催化剂浓度、反应温度、 反应器含水量、反应停留时间对主、副反应的影响,并对反应的最 佳工艺条件进行了优化研究。针对现生产操作中醋酸单耗过大以及 生产装置扩容问题,在不影响产品质量的条件下,本文分别研究了 最少醋酸单耗和最大PX处理量等优化命题,对优化结果进行了分 析。 本文得到的PX氧化反应的主、副反应器模型以及优化的研究结 果为对苯二甲酸工艺的技术改造及国产化开发提供了依据和手段。


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