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乙二醇(EG)作为化工领域重要的原料兼中间体,应用前景极其可观。尤其是在聚酯行业、汽车行业等有着广泛的应用。近年来,随着聚酯行业、汽车行业的快速发展,EG的市场需求也不断地增长,而面对我国煤炭资源相对丰富而石油相对紧缺的能源局势,研究开发出一种经济性高且符合环保理念的EG合成工艺备受关注。而煤基合成气制EG工艺路线与此研究热点契合度相对较高。文章以该工艺为基础,利用Aspenplus化工模拟软件对此工艺进行模拟并优化分析,目的是对该工艺进行优化以制得聚酯级EG;采用汽液双循环平衡装置测定MIAK(甲基异戊基酮,共沸剂)+1,2-BD(1,2-丁二醇)与EG+1,2-BD二元体系的汽液平衡数据。文章研究的主要内容有:
(1)采用汽液双循环平衡装置测定MIAK+1,2-BD、EG+1,2-BD二元物系的汽液平衡数据,并利用色谱分析其VLE数据的组成。实验结果表明,MIAK+1,2-BD体系不仅存在共沸现象,且在所形成的最低共沸点处MIAK的含量随压力的增大而减小。实验所得VLE数据满足热力学一致性要求。利用Aspen软件且选用Wilson,NRTL和UNIQUAC三种热力学模型对VLE数据进行回归关联,得到相应模型参数。结合Aspen模拟计算,三种模型对应VLE数据与实验所得偏差较小,MIAK+1,2-BD和EG+1,2-BD体系与三种热力学模型较吻合。
(2)使用Aspenplus模拟软件对煤基合成气制EG工艺全流程进行模拟设计,分别从MN再生、CO偶联、DMO加氢和EG的精制进行分析与模拟;对相关塔设备的工艺参数进行灵敏度分析,确定了最佳操作参数。MN再生工段采用反应精馏技术合成MN,甲醇与水从塔底采出,经甲醇回收塔返回作为循环物料,减少了甲醇的能耗,避免了生成ME+DMC共沸体系;CO偶联工段得纯度约为1的DMO,副产纯度99.96%为的DMC为5.29万t/a;EG精制工段制得纯度为99.92%(聚酯级)的EG为29万t/a,纯度为1的1,2-BD为1.9万t/a。
(3)利用共沸隔壁精馏塔(ADWC)分离EG+1,2-BD体系,以单塔代替常规双塔共沸精馏模拟分离该二元体系,并与常规双塔共沸精馏模型进行对比,该共沸隔壁精馏模型在保证制得同样纯度与产量的目标产物EG的同时,能耗相对减少了45%。
(1)采用汽液双循环平衡装置测定MIAK+1,2-BD、EG+1,2-BD二元物系的汽液平衡数据,并利用色谱分析其VLE数据的组成。实验结果表明,MIAK+1,2-BD体系不仅存在共沸现象,且在所形成的最低共沸点处MIAK的含量随压力的增大而减小。实验所得VLE数据满足热力学一致性要求。利用Aspen软件且选用Wilson,NRTL和UNIQUAC三种热力学模型对VLE数据进行回归关联,得到相应模型参数。结合Aspen模拟计算,三种模型对应VLE数据与实验所得偏差较小,MIAK+1,2-BD和EG+1,2-BD体系与三种热力学模型较吻合。
(2)使用Aspenplus模拟软件对煤基合成气制EG工艺全流程进行模拟设计,分别从MN再生、CO偶联、DMO加氢和EG的精制进行分析与模拟;对相关塔设备的工艺参数进行灵敏度分析,确定了最佳操作参数。MN再生工段采用反应精馏技术合成MN,甲醇与水从塔底采出,经甲醇回收塔返回作为循环物料,减少了甲醇的能耗,避免了生成ME+DMC共沸体系;CO偶联工段得纯度约为1的DMO,副产纯度99.96%为的DMC为5.29万t/a;EG精制工段制得纯度为99.92%(聚酯级)的EG为29万t/a,纯度为1的1,2-BD为1.9万t/a。
(3)利用共沸隔壁精馏塔(ADWC)分离EG+1,2-BD体系,以单塔代替常规双塔共沸精馏模拟分离该二元体系,并与常规双塔共沸精馏模型进行对比,该共沸隔壁精馏模型在保证制得同样纯度与产量的目标产物EG的同时,能耗相对减少了45%。