草酸是一种非常重要的化学中间体。目前,国内的企业多采用的是甲酸钠法和多糖氧化法生产草酸,但由于这两种方法在生产过程中存在着收率低、污染严重等诸多弊端,因此未来或将被淘汰。目前最具有发展前景的草酸生产方法是一氧化碳气相偶联法,该法主要分为两步:首先由原料一氧化碳与亚硝酸乙酯在氧化偶联反应器中反应生成草酸二乙酯,然后草酸二乙酯经过水解反应生成草酸。本文是利用Aspen Plus对一氧化碳气相偶联法制备草酸的生产工艺进行设计与研究,并对过程系统中的换热网络进行设计优化。利用Aspen Plus对数据库中缺少的亚硝酸乙酯的物性数据进行估算,针对工艺流程中的亚硝酸乙酯再生塔及草酸二乙酯水解塔建立反应精馏的模型,选用NRTL-RK物性方法对整个工艺过程进行初步的模拟计算。对亚硝酸乙酯再生塔的操作参数进行优化,优化后再生塔内反应物中O₂的转化率接近100%,产物亚硝酸乙酯在塔顶的回收率达到99.99%。对草酸二乙酯的合成及分离过程进行优化,并通过精馏操作获得质量分数为99.99%的草酸二乙酯,用于下一步的水解反应。对草酸二乙酯水解制草酸的过程进行模拟优化,对于反应过程中的生成的副产物乙醇,设计一个醇水分离塔将其回收,用作再生反应的原料,醇水分离塔塔顶乙醇的回收率为98.4%、质量分数为94.3%。从水解反应精馏塔塔釜得到的几乎为纯的草酸溶液,经过结晶分离后得到质量流率为6375.22kg/hr的草酸产品,相比优化前产量提高了252.5kg/hr。利用Aspen Energy Analyzer对整个系统过程的换热网络进行设计及优化,优化后系统中公用工程的消耗量可降低32.30%,达到了节能的要求。