碳酸二甲酯生产工艺热集成研究

发布时间：2020-07-22 18:47

【摘要】：碳酸二甲酯是一种环境友好化学品,发展前景非常广阔。它能够代替传统合成路线中剧毒的原料,还可以作为汽油添加剂和有机合成工业中的溶剂。碳酸二甲酯在涂料、医药、农药、添加剂等各个行业中都得到了广泛应用。目前,国内主要采用碳酸丙烯酯和甲醇酯交换制备碳酸二甲酯。本文针对酯交换法生产碳酸二甲酯的工艺流程存在的能耗高的问题,对其进行节能优化研究,提出一种新的工艺流程,并进行碳酸二甲酯生产系统的热集成研究。本文的研究内容主要包括方面：(1)采用流程模拟软件Aspen Plus对整个工艺流程进行稳态模拟。选择活度系数法UNIQUAC-RK方程描述系统热力学性质,模拟得到的结果与工厂运行数据吻合良好,说明本文所建立的模型能够准确描述碳酸二甲酯生产的工艺流程。(2)针对于现有工艺的主要耗能工段(碳酸二甲酯合成工段)进行优化,提出一个新的工艺流程,并对其进行稳态模拟。结果表明,新工艺不但能够满足碳酸二甲酯生产和分离要求,而且降低能量费用29.50%和年总费29.29%。为进一步降低能耗,对原工艺和新工艺进行部分热集成研究,计算所有工艺的年总费用。年总费用对比结果表明,新工艺在热集成前后都有显著的节能效果。(3)研究新工艺流程的动态行为。第一,根据工艺流程的特点,设计出两种控制方案,并对其中的控制参数进行整定。采用Aspen Dynamics,考察反应精馏塔的进料量和进料组成干扰下,系统的动态行为。结果表明采用T-QR/F串级控制法能够更加有效的保持系统的稳定。第二,针对热集成后新工艺设计了压力补偿温度法控制方案,并对其动态行为进行研究,说明该控制方案对进料量和进料组成干扰控制有效。(4)采用Aspen Energy Analyzer软件,在夹点技术的基础上对DMC系统的换热网络进行能量集成,提出四个能够满足热量交换和能量节约的换热网络结构。建立换热网络的综合评价模型,对优化后的换热网络进行评价,获得最优的换热网络结构。
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ225.52

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本文编号：2766209