氣相氧化羰基化合成碳酸二甲酯的工藝模擬研究.pdf

1、碳酸二甲酯(DMC)是一種環(huán)境友好的“綠色”化工產(chǎn)品，其合成方法有多種，其中甲醇直接氣相氧化羰基化法因具有工藝簡單、成本低、對(duì)環(huán)境污染少且由于采用了氣固相反應(yīng)，既避免了液相泥漿法中催化劑的分離問題，又避免了氣相間接法中NO有毒氣體的使用，使反應(yīng)過程變得簡單，被認(rèn)為是一條非常有工業(yè)應(yīng)用前景的合成路線。 目前，甲醇直接氣相氧化羰基化法合成碳酸二甲酯工藝正處于研發(fā)階段，并未進(jìn)行中試或是工業(yè)化生產(chǎn)，基于此，本文對(duì)甲醇?xì)庀嘌趸驶铣商?/p>

2、酸二甲酯工藝進(jìn)行了深入研究，提出了反應(yīng)后先汽液分離再液液分離的工藝流程，運(yùn)用大型化工模擬軟件ASPEN PLUS，對(duì)提出的工藝流程進(jìn)行了模擬計(jì)算。 通過本文的研究，設(shè)計(jì)并優(yōu)化了合成工藝，模擬計(jì)算得到了工藝中重要操作參數(shù)以及各物流數(shù)據(jù)，可為該工藝過程的開發(fā)和工業(yè)應(yīng)用提供理論依據(jù)，本文主要結(jié)果包括： 1. 設(shè)計(jì)了甲醇轉(zhuǎn)化率為80 ％的工藝1、工藝2和甲醇轉(zhuǎn)化率為30 ％的工藝3，工藝流程圖分見附圖1、附圖2和附圖3。工藝中各

3、物流參數(shù)參見附表1和附表2。 2. 通過對(duì)ASPEN PLUS中計(jì)算值與文獻(xiàn)報(bào)道的實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較，選用活度系數(shù)方程N(yùn)RTL作為過程的物性計(jì)算方法，且選擇不凝組分N2，O2，CO和CO2作為亨利組分參與模擬計(jì)算。 3. 工藝采用先反應(yīng)，再氣液分離最后液液分離的方法，確定反應(yīng)條件為：操作壓力為2000 kPa，溫度為130 ℃，反應(yīng)器進(jìn)料中甲醇、一氧化碳以及氧氣三者的摩爾比為0.9：1.6：1.0。氣液分離閃蒸條件為：操作壓

4、力為1900kPa，溫度為40℃。工藝中通入一定量的N2防止可燃混合氣爆炸，馳放氣排空率選擇為2 ％。 4. 在工藝1和工藝2中，采用先預(yù)分離再兩兩分離的方法，其中，對(duì)DMC和水的共沸物使用變壓精餾和傾析－精餾兩種工藝均能得到滿足純度要求的DMC產(chǎn)品。當(dāng)采用工藝1時(shí)，即使用變壓精餾法分離DMC和水的混合液，所需部分公用工程為：冷凝水為202.73 t/h，低壓蒸汽為3.81 t/h，中壓蒸汽為2.18 t/h；采用工藝2時(shí)，即使

5、用傾析－精餾法分離DMC和水的混合液，所需部分公用工程為：冷凝水為105.76 t/h，低壓蒸汽為2.6 t/h，中壓蒸汽為0.61 t/h。 5. 在工藝3中，同樣采用先預(yù)分離，再分別提純的方法。工藝公用工程中所需冷凝水為269.5 t/h，低壓蒸汽為0.92 t/h，中壓蒸汽為4.13 t/h，高壓蒸汽為3.02 t/h。 6. 對(duì)三種工藝進(jìn)行比較，其分析結(jié)果為：甲醇氧化羰基化法合成DMC的經(jīng)濟(jì)潛力與反應(yīng)過程中甲醇的