摘要
异辛醇是一种重要的化工产品，主要用于合成消泡剂、表面活性剂等精细化学品。随着应用领域不断扩大，如何高效制备异辛醇成为研究热点。目前工业制备异辛醇的工艺路线主要有蓖麻油裂解法、仲辛酮加氢法和羰基合成法。近年来，随着环保要求的不断提高，绿色环保的生产工艺越来越受到青睐。具有绿色环保特征的1-辛烯水合法成为具有发展前景的工艺。但该法存在着反应速率慢、转化率低等问题，致使该技术不能很好的进行工业应用。为此，本文通过催化精馏技术和添加助溶剂的方法解决以上问题，首先通过实验测定1-辛烯水合反应的动力学数据，然后利用残余曲线法对工艺的可行性进行分析，在此基础上利用流程模拟软件对工艺进行优化模拟。主要研究内容如下： (1)在高压反应釜中，以1,4-二氧六环为助溶剂，在HZSM-5分子筛催化下，研究1-辛烯直接水合反应动力学。在排除内、外扩散影响下，探究反应温度、原料中水烯摩尔比值及催化剂含量对反应过程影响，通过拟均相反应动力学模型对实验数据拟合，得到该反应的动力学模型参数。最后，利用动力学方程对反应过程进行计算，与实验值比较可知，由实验建立的动力学模型可以描述反应的动力学行为。 (2)通过UNIFAC模型估算缺失的二元交互作用参数，从而构建热力学模型，并利用得到的动力学模型，建立该体系的残余曲线模型，对1-辛烯催化精馏水合反应过程进行可行性分析，并通过简单蒸馏实验验证了剩余曲线模型可靠性。考察Da值对1-辛烯水合反应体系的影响规律，当0lt;Dalt;0.03时，工艺是可行的，而且工艺受反应动力学控制。 (3)利用化工流程软件对以1,4-二氧六环为助溶剂的1-辛烯催化精馏水合反应过程进行概念设计与优化，考察回流比、塔底物料流率、进料位置、反应段塔板数、原料中水和1-辛烯的摩尔比值及1,4-二氧六环和1-辛烯的摩尔比值等对计算结果的影响，得到较优的工艺条件，最后通过比较三种不同的工艺流程，得到较优的工艺设计方案。对其进行计算研究，得到较为适宜的操作条件为：1-辛烯的进料量为6mol/h，原料中水和1-辛烯的摩尔比值为2.3，原料中1,4-二氧六环和1-辛烯的摩尔比值为0.6，回流比为0.7，塔底物采出量为3mol/h，进料位置均为第16块板，反应段板数为12块，全塔理论板数为24块的条件下，流程中1-辛烯的转化率可达51%，工艺所需能耗约为1.02kW，产品的纯度能达到99.3%。由此可知，以1,4-二氧六环为助溶剂的1-辛烯催化精馏水合反应过程是一个十分具有发展前景的新工艺，同时，也可为其它高碳醇的生产设计提供参考。
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