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摘 要

本文采用气液混相直接水合法来进行异丙醇的合成，使用ASPEN PLUS 化工过程模拟软件对合成工艺进行模拟设计。在反应器的设计中基本确定了反应器的各项参数，并对反应产物中未反应的丙烯与水进行了回收利用。在分离精制工段，本文在原先的工艺上采用了乙二醇作为萃取剂的萃取精馏，使精制异丙醇的纯度达到了99.99%。

关键词：异丙醇；ASPEN PLUS；气液混相直接水合法；萃取精馏

Abstract

In this paper, the gasliquid miscible direct water method was used to synthesize isopropyl 

alcohol, and the chemical process simulation software Aspen Plus was used to simulate the design of the synthesis process. In the design of the reactor, the parameters of the reactor were determined, and the unreacted propylene and water in the reaction products were recovered and utilized. In 

the separation and refining section, the extraction distillation with ethylene glycol as extractant 

was used in the original process, which made the purity of the refined isopropanol reach 99.99%.

Key words: isopropyl alcohol; ASPEN PLUS;Gas-liquid miscible direct water method; Extractive distillation

目 录

引言 1

第一章 文献综述 2

1.1 异丙醇的性质 2

1.1.1 异丙醇的物理性质 2

1.1.2 异丙醇的化学性质 3

1.2 异丙醇的用途 3

1.3 异丙醇的生产工艺 3

1.3.1丙烯直接水合法 4

1.3.2 间接水合法 9

1.4 异丙醇生产工艺的选择 10

1.5 课题研究内容 11

1.6 课题研究方法 11

第二章 全流程工艺流程 13

2.1 预处理工段 13

2.2 反应工段 13

2.3 分离精制工段 14

第三章 反应工段设计 15

3.1 反应器的类型 15

3.2 反应条件 16

3.3 反应机理 16

3.4 动力学方程 17

3.5 反应器模拟相关数据 19

3.6 反应工段的优化 20

第四章 分离工段设计 24

4.1 轻组分塔 25

4.2 IPA-DIPE萃取塔 26

4.3 IPA-H2O萃取塔 27

4.4 乙二醇分离塔 29

第五章 结论 30

致谢 31

参考文献 32

引言

异丙醇在我国化工行业上扮演着非常重要的角色，它可以用于制造丙酮、甲基异丁基酮和异丙胺等有机物。它在我们的生活中也起到了关键作用，比如说我们日常女性使用的化妆品，装修公司使用的涂料，某些制药公司所生产的药品都需要异丙醇。都说生活离不开化学，异丙醇在我们生活中起到了这么重要的作用，可见它的国民经济地位是多么的高。

异丙醇现国内外主流的合成方法有直接水合法以及间接水合法，本文采用了气液混相直接水合法对异丙醇进行了合成工艺的模拟，利用ASPEN PLUS模拟软件可以对工艺过程进行严格的质量计算，可以预测物流的流量、组成以及性质的特点，使用ASPEN PLUS模拟软件对异丙醇进行了合成。在全流程搭建的过程中采用了丙烯循环和水循环对原有的工艺进行了优化，在分离精制过程中采用了萃取精馏，节约了大量能耗，在流程的最后对萃取剂进行了回收，体现了工艺的创新化，本流程废弃物少，污染小，体现了工艺的绿色化。

1. 文献综述
   1. 异丙醇的性质

1.1.1 异丙醇的物理性质

异丙醇，行业中也称作IPA，一种有机化合物，分子式C3H8O，与正丙醇是同分异构体，别名有2-丙醇、二甲基甲醇。它的物理性质表现为无色透明液体，容易燃烧，能溶于很多类有机溶剂。IPA是重要的化工产品和原料，主要在制药、化妆品、塑料、香料、涂料上发挥着重要的作用。其详细物理性质见表1-1、表1-2。

表1-1 异丙醇的物理性质

表1-2 异丙醇的饱和蒸气压

1.1.2 异丙醇的化学性质

异丙醇，也叫IPA，了解了它的物理性质后，再来了解一下它的化学性质，它是一种无色的透明液体，能溶解多数有机物，例如生物碱、虫胶、松香等。它可以在常温下与明火发生燃烧现象。将其升温至沸点之上变为蒸汽，其蒸汽与空气混合容易产生爆炸混合物。另外，异丙醇在一定条件下会有过氧化物的生成，必要时需在使用前进行检测。

• 1. 异丙醇的用途

有关异丙醇的用途，在某些化工企业，丙酮或异丙胺的生产都离不开异丙醇，在某些有机合成实验室，硝酸异丙酯或异丙醇铝的合成异丙醇起到了非常重要的作用。因其能与水混合，作为溶剂活跃在工业的第一线。在某些涂料公司，异丙醇的需求量非常大。因为异丙醇在测定钙、铜、钾、钠等金属离子上起到了标准溶液的作用，所以在拥有色谱分析仪的实验室中是不可或缺的角色。另外，它在电子工业中可以充当清洗剂，在油脂工业中可以作为萃取剂将棉籽中的油脂提取出来。

• 1. 异丙醇的生产工艺

异丙醇最原始的生产方法是生物发酵法，这种方法是用粮食为生产原料，通过生物发酵生成丙酮，然后加氢制异丙醇。但这种方法消耗的粮食非常多，造成了不必要的浪费，迟早要退出异丙醇生产工艺的舞台。现国内外主要生产异丙醇的方法有两种，丙烯直接水合法和丙烯间接水合法^[1]。

1.3.1丙烯直接水合法

目前工业上生产异丙醇的主要方式就是丙烯水合法，它的反应机理为，在一定的条件下对原料丙烯和水进行预处理，将其处理为都为气相，都为液相或为气液混相的状态，再通过某些特定的催化剂在特定的反应器中进行反应，最后得到纯度不一的异丙醇产品。介于以上的三个状态，直接水合法就分为了气相水合法，液相水合法以及气液混相水合法^[1]。

1.3.1.1维巴工艺

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