合成气制乙二醇的工艺设计与模拟研究 - 图文(8)

３合成气制乙二醇的流群及相关物质的物性估算一———————————————————————————————————————————————————————一一表３．２ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ自带数据库中检索到的草酸二甲酯的基本物性——————————————————————————————————————————————————————一一基本物性一望焦塑笪临界温度℃３５４．９临界压力ｂａｌ’３９．８２１临界体积ｍｌ／ｍｏｌ３１８．８７临界压缩因子一Ｏ．２４３２偏心因子一０．５５６７熔点。Ｃ５３．８Ｒａｃｋｅｔｔ液相摩尔体积模型参数一０．２５０４分子量一１１８．０９沸点℃１６３．５沸点温度下液相的摩尔体积ｍｌ／ｍｏｌ１２２．４４表３．３Ａｓｐｅｎ估算的草酸二甲酯的基本物性———————————————————————————————————●———————－—————————＿————＿—————－———＿———＿——－——●—————————－＿———＿———————一基本物性单位数值２８４ＣＯ偶联合成草酸二甲酯过程的设计与模拟４００偶联合成草酸二甲酯过程的设计与模拟由一氧化碳进行氧化偶联反应合成草酸二甲酯是合成气路线制备草酸二甲酯的第一步。ＣＯ氧化偶联制备草酸二甲酯（ＤＭ０）的过程还能够分为ＣＯ羰化偶联反应和亚硝酸甲酯（ＭＮ）的再生过程。这整个过程中涉及到的与反应有关的主要物质有ＣＯ、甲醇、０２、ＮＯ、Ｈ２０亚硝酸甲酉目、碳酸二甲酯（ＤＭＣ）以及草酸二甲酯，另外Ｎ２在体系中充当惰性气体。在整个ＣＯ偶联合成草酸二甲酯的过程中，实际被不断消耗的原料是ＣＯ、０２以及甲醇，ＮＯ和亚硝酸甲酯是在ＣＯ偶联反应器和亚硝酸甲酯再生反应器之间循环的。其实站在整个工艺的角度里考虑，甲醇也是不断循环的：在合成草酸二甲酯工段，甲醇充当的是反应物。其中碳酸二甲酯是ＣＯ偶联反应过程中主要的副产物，其反应式如式４．１。２ＣＨ３０ＮＯ＋ＣＯ斗ＣＯ（ＯＣＨ３）２＋２ＮＯ（４．１）本论文拟对２．５万ｔ／ａ的合成气制乙二醇的工艺进行设计与模拟。下面分别对亚硝酸酯的再生过程、ＣＯ偶联合成草酸二甲酯过程以及甲醇与碳酸二甲酯的分离过程进行设计与模拟。４．１亚硝酸甲酯再生过程的设计与模拟４．１．１再生工艺及模拟再生反应精馏塔中体系复杂，涉及甲醇、亚硝酸甲酯、水、ＣＯ、ＮＯ、０２等多种组分，是高度非理想的体系。拟采用活度系数物性模型ＮＲＴＬ—ＲＫ进行过程的模拟计算。亚硝酸甲酯的再生反应是气相快速反应，设计在一个反应精馏塔中完成。反应精馏塔中发生的主反应见式４．２。ＮＯ＋０．２５０，＋ＣＨ，ＯＨ－－＋ＣＨ，ＯＮＯ＋Ｏ．５Ｈ，０（４．２）其动力学方程见式４１３所示。ｒ：０．０３８１５ｅｘｐ（一竿）碌。硭，，（４．３）４ＣＯ偶联合成草酸二甲酯过程的设计与模拟上式中７．为亚硝酸甲酯的生成速率，单位为ｋｍｏｌ／（ｍ３－ｓ）；ＰＮＯ＊［ＩＰｏ：分别为ＮＯ和０２的气相分压，单位为Ｐａ。以上方程根据文献【】００，１叫结果修正得到。进入反应精馏塔有两股进料，一股来自于羰化偶联反应后的不凝气，另外一股为液相甲醇。其中气相从塔的下部进入，液相甲醇则从塔的上部进入。进料的组成参考文献【ｌｏｏ】，见表４．１，此进料列‘应于２．５万ｔ／ａ乙二醇产量。表４．１亚硝酸甲酯反应精馏再生塔的进料组成与进料条件气相进料中之所以会有氮气，是因为亚硝酸甲酯在反应温度下为气态，容易发生爆炸，且其有毒。在反应体系中加入氮气充当惰性气体，起到保护作用。亚硝酸甲酯再生反应的塔的模拟图见图４．１。模拟的条件如下：反应精馏塔的总塔板数为２０块，液相甲醇自塔的上部第６块板进料，来自于偶联反应后含有ＮＯ的不凝气从塔下部第１４块板下部入塔，即设置的反应段级数为９级；反应的停留时间设置为８ｓｅｃｏｎｄ；塔顶气相采出量为１２０４．４ｌａｎｏｌ／ｈ，塔顶液相回流量为４２４ｌｑｎｏｌ／ｈ。在以上条件下，模拟的结果见表４．２。３０