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气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯的工艺模拟研究

作　者: 张宗飞
导　师: 马正飞
学　校: 南京工业大学
专　业: 工业催化
关键词: 碳酸二甲酯 氧化羰基化 变压精馏 共沸 过程模拟
分类号: TQ225.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


碳酸二甲酯（DMC）是一种环境友好的“绿色”化工产品,其合成方法有多种,其中甲醇直接气相氧化羰基化法因具有工艺简单、成本低、对环境污染少且由于采用了气固相反应,既避免了液相泥浆法中催化剂的分离问题,又避免了气相间接法中NO有毒气体的使用,使反应过程变得简单,被认为是一条非常有工业应用前景的合成路线。目前,甲醇直接气相氧化羰基化法合成碳酸二甲酯工艺正处于研发阶段,并未进行中试或是工业化生产,基于此,本文对甲醇气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯工艺进行了深入研究,提出了反应后先汽液分离再液液分离的工艺流程,运用大型化工模拟软件ASPEN PLUS,对提出的工艺流程进行了模拟计算。通过本文的研究,设计并优化了合成工艺,模拟计算得到了工艺中重要操作参数以及各物流数据,可为该工艺过程的开发和工业应用提供理论依据,本文主要结果包括:1.设计了甲醇转化率为80 %的工艺1、工艺2和甲醇转化率为30 %的工艺3,工艺流程图分见附图1、附图2和附图3。工艺中各物流参数参见附表1和附表2。2.通过对ASPEN PLUS中计算值与文献报道的实验值进行比较,选用活度系数方程NRTL作为过程的物性计算方法,且选择不凝组分N2,O2,CO和CO2作为亨利组分参与模拟计算。3.工艺采用先反应,再气液分离最后液液分离的方法,确定反应条件为:操作压力为2000 kPa,温度为130℃,反应器进料中甲醇、一氧化碳以及氧气三者的摩尔比为0.9:1.6:1.0。气液分离闪蒸条件为:操作压力为1900kPa,温度为40℃。工艺中通入一定量的N2防止可燃混合气爆炸,驰放气排空率选择为2 %。4.在工艺1和工艺2中,采用先预分离再两两分离的方法,其中,对DMC和水的共沸物使用变压精馏和倾析-精馏两种工艺均能得到满足纯度要求的DMC产品。当采用工艺1时,即使用变压精馏法分离DMC和

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章 绪论  11-23
  1.1 引言  11
  1.2 碳酸二甲酯的物化性质  11-12
    1.2.1 碳酸二甲酯的物理性质  11
    1.2.2 碳酸二甲酯的化学性质  11-12
  1.3 碳酸二甲酯的合成工艺  12-17
    1.3.1 已工业化的工艺过程及其研究状况  12-14
    1.3.2 正在研发的工艺过程  14-17
    1.3.3 碳酸二甲酯合成工艺评述  17
  1.4 化工过程模拟与优化  17-21
    1.4.1 化工过程稳态模拟  17-19
    1.4.2 化工过程动态模拟  19-20
    1.4.3 稳态模拟的基本方法  20
    1.4.4 化工过程模拟优化  20-21
  1.5 本文的研究目的和内容  21-23
第二章 工艺流程设计  23-34
  2.1 甲醇气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯工艺设计  23-25
    2.1.1 一般工艺流程的介绍  23-24
    2.1.2 甲醇气相氧化羰基化合成DMC工艺流程初步设计  24-25
  2.2 化工过程设计  25-32
    2.2.1 反应部分设计  25-28
    2.2.2 分离和再循环部分的设计  28-32
  2.3 安全问题的考虑  32-33
  2.4 工艺流程图设计  33
  2.5 本章小结  33-34
第三章ASPEN PLUS模型与物性计算方法选择  34-50
  3.1 ASPEN PLUS简介和模拟步骤  34-35
    3.1.1 ASPEN PLUS软件简介  34-35
    3.1.2 应用ASPEN PLUS软件进行模拟的具体步骤  35
  3.2 ASPEN PLUS模型简介与选择  35-38
  3.3 ASPEN PLUS物性方法简介和选择  38-43
    3.3.1 物性计算方法简介  38-39
    3.3.2 UNIFAC方程  39-42
    3.3.3 NRTL方程  42-43
  3.4 物性计算方法的选择  43-48
    3.4.1 物性计算方法的选取  43-44
    3.4.2 物性计算方法的验证  44-48
  3.5 亨利组分的选择  48
  3.6 本章小结  48-50
第四章 流程参数设置与模拟分析  50-73
  4.1 甲醇转化率为80%流程分析  50-65
    4.1.1 反应部分分析与参数设置  50-51
    4.1.2 气液分离和气相回流部分分析与参数设置  51-53
    4.1.3 液液分离部分分析与参数设置  53-64
    4.1.4 甲醇转化率为80%工艺流程中能耗的计算与分析  64-65
  4.2 甲醇转化率为30%流程分析  65-69
    4.2.1 反应部分分析与参数设置  65-66
    4.2.2 气液分离和气相回流部分分析与参数设置  66
    4.2.3 液液分离部分分析与参数设置  66-69
    4.2.4 甲醇转化率为30%工艺流程中能耗的计算与分析  69
  4.3 工艺比较  69-71
  4.4 本章小结  71-73
第五章 结论与展望  73-76
  5.1 结论  73-74
  5.2 研究展望  74-76
参考文献  76-81
附录  81-97
成果  97-98
致谢  98

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 基本有机化学工业 > 脂肪族化合物（无环化合物）的生产 > 脂肪族羧酸及其衍生物 > 碳酸的有机衍生物 > 碳酸酯
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