“兩步法”制備油酸甲酯連續(xù)化生產(chǎn)工藝流程模擬、設(shè)計(jì).pdf

1、生物柴油是由可再生的動植物油脂加工制成的替代性燃料，在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)逐步工業(yè)化。油酸甲酯作為一種重要的化工產(chǎn)品在日常生活中發(fā)揮著重要作用，近年來油酸甲酯因具備生物柴油的特性再次引起人們的關(guān)注。
　　實(shí)驗(yàn)室前期已在兩步法合成油酸甲酯工藝的基礎(chǔ)上，建立了兩步反應(yīng)的反應(yīng)動力學(xué)方程，得到了?；磻?yīng)和醇解反應(yīng)的活化能分別是121.6 kJ·mol-1、115.2 kJ·mol-1，指前因子分別為2.76×1019、4.03×1018，并且應(yīng)用

2、全混釜串聯(lián)的方式建立了連續(xù)化生產(chǎn)工藝。本文在前期實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，對合成體系中相關(guān)物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究，進(jìn)而根據(jù)各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓。采用Aspen plus7.2軟件對兩步法合成油酸甲酯生產(chǎn)工藝進(jìn)行模擬優(yōu)化得到優(yōu)化的工藝條件，在優(yōu)化的工藝條件下對油酸甲酯進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)并得到帶控制點(diǎn)的工藝流程圖，最后對于所設(shè)計(jì)的工藝流程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、安全與環(huán)境等相關(guān)評價。
　?。?）首先對油酸甲酯反應(yīng)體系中油酸和油酸甲酯的熱

3、力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行測定和計(jì)算。使用DSC測定油酸和油酸甲酯的比熱容，得到油酸比熱容與溫度關(guān)系式為：Cp/J·g-1·K-1=0.0047T+0.54895；油酸甲酯比熱容與溫度關(guān)系式為：Cp/J·g-1·K-1=0.00335T+1.16344。使用數(shù)字化氧彈量熱儀測定油酸和油酸甲酯的燃燒熱，從而計(jì)算得到兩種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓分別為：-834.35 kJ·mol-1、-767.04 kJ·mol-1。然后通過對反應(yīng)體系中各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成

4、焓的計(jì)算，進(jìn)一步得到兩步反應(yīng)合為一體的總反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓為68.614 kJ·mol-1。
　?。?）在化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)和動力學(xué)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用Aspen plus7.2軟件對油酸甲酯生產(chǎn)工藝中各個反應(yīng)單元進(jìn)行了模擬優(yōu)化，得到優(yōu)化的反應(yīng)工藝條件：反應(yīng)溫度 R1為55℃，R2為45℃，油酸、氯化亞砜和甲醇物料摩爾配比為1:1.1:1.1，反應(yīng)時間R1為160 min，R2為100 min。在優(yōu)化條件下進(jìn)行模擬得到油酸和油酰氯的轉(zhuǎn)

5、化率均接近于100％。對萃取單元進(jìn)行模擬時，首先對水、甲醇和油酸甲酯三元物系的液液平衡進(jìn)行了數(shù)據(jù)擬合，得到了各個物質(zhì)之間的二元交互作用參數(shù)，在此基礎(chǔ)上模擬了水作為萃取劑萃取油酸甲酯中未反應(yīng)完全或過剩的甲醇的工藝，對萃取溫度和萃取劑用量進(jìn)行靈敏度分析，得到優(yōu)化的萃取條件為：水用量為20 kmol·h-1，萃取溫度為25℃。
　　（3）在優(yōu)化的工藝條件基礎(chǔ)上，對年產(chǎn)4萬噸的油酸甲酯生產(chǎn)工藝進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。首先進(jìn)行物料衡算和熱量衡算，計(jì)算