合成气制乙二醇的工艺设计与模拟研究 - 图文(2)

目录目录摘要……………………………………………………………………．ＩＡｂｓｔｒａｃｔ…．……．…………．…………．……．．．…．…．．．…………………．…．．．…．…………．ＩＩ１引言…………………………………………………………………．．１１．１研究背景……………………………………………………………………１１．２研究目的与内容……………………………………………………………３２文献综述……………………………………………………………．．４２．１乙二醇的基本性质及用途…………………………………………………４２．２乙二醇生产技术进展………………………………………………………５２．２．１乙烯路线合成乙二醇…………………………………………………………．．６２．２．２合成气路线制乙二醇…………………………………………………………一９２．２．３生物质资源路线合成乙二醇…………………………………………………１４２－３草酸酯法制乙二醇的研究概况…………………………………………．１２．３．１５国外草酸酯法制Ｌ－－醇的研究概况…………………………………………１５２．３．２国内草酸酯法制Ｌ－－－醇的研究概况…………………………………………１６２．３．３草酸酯法制备乙二醇产业化进展……………………………………………１８２．４乙二醇的市场供需情况…………………………………………………．２０３合成气制乙二醇流程及相关物性估算……………………………２２３．１合成气制备乙二醇的工艺流程…………………………………………．２２３．２化工过程模拟系统介绍…………………………………………………．２３３．３相关物质基本性质的估算………………………………………………．２５３．３．１亚硝酸甲酯的物性估算………………………………………………………２５３．３．２草酸二甲酯的物性估算………………………………………………………２７目录４ＣＯ偶联合成草酸二甲酯过程的设计与模拟……………………．２９４．１亚硝酸甲酯再生过程的设计与模拟……………………………………．２９４．１．１再生工艺及模拟………………………………………………………………２９４．１．２反应段停留日，－ｔｌ、司模拟优化……………………………………………………３２４．１．３理论级数与进料位置的模拟优化……………………………………………３３４。１．４塔顶采出量及回流量的模拟优化……………………………………………３６４．２草酸二甲酯合成及其分离过程的设计与模拟…………………………．３８４．２．１氧化偶联反应过程的模拟……………………………………………………４０４．２．２反应产物冷凝吸收过程的模拟………………………………………………４１４．２．３草酸二甲酯精馏分离的模拟…………………………………………………４２４．２．４循环气回收过程的模拟………………………………………………………４３４．３碳酸二甲酯与甲醇分离过程的设计与模拟……………………………．４５４．３．１体系热力学模型的建立………………………………………………………４６４．３．２变压精馏过程的设计模拟与优化……………………………………………４７５加氢制乙二醇过程的设计与模拟…………………………………５３５．１加氢反应过程的模拟……………………………………………………．５４５．１．１加氢制乙二醇的工艺条件……………………………………………………５４５．１．２加氢反应的模拟结果…………………………………………………………５５５．２加氢产物分离过程的设计与模拟………………………………………．５５５．２．１甲醇的回收分离模拟设计与模拟优化………………………………………５７５．２．２脱轻组分塔的模拟设计与模拟优化…………………………………………５８５．２．３ＭＧ—ＤＭＯ回收塔的设计与模拟优化………………………………………一６ｌ６结论与展望…………………………………………………………６４６．１结论………………………………………………………………………．６４６，２展望………………………………………………………………………………………………６５参考文献………………………………………………………………．．６６目录个人简历及在学期间发表的学术论文与研究成果…………………．７２致谢…………………………………………………………………．．７３１前言１引言１．１研究背景人类对能源的利用历程在不断发展，从薪柴时代到煤炭时代，再过渡到油气时代，能源时代的每一次变更都伴随着生产力的巨大飞跃。能源已经成为推动各个国家不断发展的引擎。进入２１世纪，中国经济仍将以全球领先的水平增长发展。能源是国家发展经济和开展各项社会活动的基础，人类社会的进步与发展都与能源供应有着密切的关系。农业、交通、机械、电子、纺织、轻工、建筑、建材等领域和人们日常生活的各个方面都离不开能源的供应。在当今的网络信息时代，离开了能源，国家和社会的各个部门都将难以运转。能源的消耗量可以反映出国家的经济水平和人们的生活水平，能源是每个国家经济发展的命脉。能源是当前最重要的资源，其重要性体现在如下几个方面［１】：（１）能源是现代经济社会发展的基础，没有能源作为支撑，就没有现代社会和现代文明；（２）能源是经济社会发展的重要制约因素，经济社会持续发展和人民生活水平不断提高，能源需求还会继续增长，供需矛盾将长期存在；（３）能源安全事关经济安全和国家安全，国际石油市场的稳定，对能源安全、经济安全和国家安全的影响会越来越大；（４）能源消耗对生态环境的影响日益突出，解决好能源问题，不仅要注重供求平衡，也要关注由此带来的生态环境问题。中国能源研究会发布的《中国能源发展报告（２０１２）｝指出２０１１年，中国煤炭消费３４．２５亿ｔ，占一次能源消费总量的６８．８％。而世界煤炭消费占一次能源消费总量的比重不到３０％。以上能源消费结果是由我国的能源资源结构造成的。中国煤炭储量相对丰富，在常规化石能源中，煤炭资源占９０％以上，目前以标明的煤炭保有储量超过１万亿吨，可采储量在１１００亿吨以上【２】。１９９２年，我国的能源消费开始超过能源生产，此后，随着经济的强劲发展，能源供给与需求之间的差距日益扩大【３］。近年来，我国的能源生产的年均增长率为３．３％，而能源消费的年均增长率为４．２％，能源生产的增长速度始终低于能源消费的增长速度【４Ｊ。中国的能源消费构成与世界相比差异颇大，煤炭消费量比重非常大，天然气与核能比重明显过低，明显落后于世界平均水平。我国是以煤炭作为主１?前言要能源的世界上为数不多的国家，这也是主要由中国多煤、缺油、少气的能源资源构成所造成的。并且自２０１０年开始我国的石油消费构成中一半以上的消费要依赖于进口ｐ，ｏＪ。目前很多的有机化工产品都是以石油或石油加工后的产物为原料进行生产制备的，然而我国相对富煤少气缺油的基本化石资源储备现状【７】却与以上基本事实不符。储备量不大的石油资源随着不断的被开采，其价格将会保持总体不断上涨的趋势。不能以我国相对丰富的煤炭资源生产化工产品，却以进１５１价格较高的石油用于基本化工产品的生产，这种资源的利用模式显然是不合理、不经济的。发展清洁高效的煤化工技术，以煤为原料生产多种化工产品将成为煤化工的重点发展方向。目前，发展碳一化工，己成为取代石油工艺路线生产基础有机化工原料、液体燃料以及其他重要化工产品最有发展前景的途径，当前世界碳一化工在煤资源丰富的我国，正处于快速发展阶段。推动碳一化工的快速发展对实现化工原料多样化以及缓解石油资源短缺有重要意义，另外由于煤资源的清洁高效利用技术的不断开发，也有利于环境保护。碳一化工技术及其应用已成为化学工业中发展备受瞩目的领域心。¨。在市场需求刺激下，甲醇、二甲醚、乙二醇、醋酸、醋酐、甲醛、聚甲醛、丁辛醇等许多碳一化工产品的需求大幅度增加。随着关键技术不断的被突破，碳一化工产品下游的衍生物也加快发展。近来来，研究人员通过科技攻关和技术合作，相继成功开发甲醇制烯烃（ＭＴＯ）、甲醇制丙烯（ＭＴＰ）、甲醇羰基合成醋酸技术、合成气一步法合成二甲醚、醋酸甲酯羰基化制醋酐、合成气合成乙二醇、甲醇制汽油等一批新技术新工艺。前面这些新工艺中有的由于工艺过程中的一些附属问题仍有待解决，正在加速进行工业化推进。以上提到的这些新技术新工艺中尤以合成气为原料合成乙二醇，以替代惯用石油乙烯法路线非常具有代表性，有重大的现实战略意义。由煤间接制备Ｌ－－醇工艺主要分为三步［１２，１３Ｊ：（１）煤气化制备得到合成气，包括合成气的脱硫脱硝净化，以及合成气的分离等工序；（２）一氧化碳与亚硝酸甲酯合成草酸二甲酯，包括亚硝酸甲酯的再生；（３）草酸二甲酯加氢制备乙二醇。合成气制乙二醇工艺的开发是以一氧化碳气相催化偶联合成革酸二酯工艺开发成功为基础的。２