精间苯二甲酸(PIA)是一种用途广泛的有机化工中间体,工业上主要以高纯度间二甲苯(MX)通过空气液相氧化法制备。由于原料MX从碳八芳烃中分离提纯的成本较高,限制了 PIA在国内的生产与应用。本课题组提出一种新的工艺,通过间二甲苯和乙苯(EB)混合氧化生产PIA。该技术采用的原料为芳烃厂吸附分离对二甲苯(PX)后得到的抽余液,通过精馏除去其中的邻二甲苯(OX)后,得到MX和EB的混合物进行共氧化,利用两者的氧化产物间苯二甲酸(IA)和苯甲酸(BA)溶解度差异较大的特点将产物进行分离提纯,就能得到高纯度PIA产品。该技术原料来源广泛、成本低,具有更大的市场竞争力。本文对混合氧化工艺的全过程进行了设计和模拟,为该项技术的工业化实施奠定了基础,内容包括以下方面:(])对原料分离单元进行了精馏过程模拟,提出了三塔工艺流程,包括脱轻精馏塔、OX精馏塔、OX提纯塔,优化了工艺条件,并对塔设备进行了选型和设计。创新性地提出了能量优化利用方案,利用氧化反应热作为脱轻精馏塔、OX精馏塔的热源,并采用差压热耦合操作模式,通过热量集成最大限度地降低能耗,减少原料分离成本。(2)对MX-EB混合氧化的动力学进行回归,获得双曲型动力学方程,使用Aspen Custom Modeler建立混合氧化反应器模型并进行模拟计算,研究了 EB对MX氧化的加速效应,结果表明,混合氧化与纯组分氧化比较具有更高的MX转化率、IA收率、更低的液相3-CBA浓度及更低的反应压力。在此基础上,考察了反应器各类工艺参数对反应结果的影响,并研究了通过结晶和过滤单元操作从氧化体系中分离提纯IA的技术方案。(3)提出母液分离回收工艺流程,考察了母液蒸发、NPA萃取、苯甲酸精制涉及的各工艺参数对IA、溶剂、催化剂、苯甲酸等有用物质回收效率的影响,对关键设备萃取塔、真空精馏填料塔等进行了设计计算。(4)采用Aspen Plus对氧化工段的全流程进行了模拟,得到各项主要技术指标,达到新工艺的预期设计要求。