環(huán)氧乙烷水合制乙二醇新工藝及其過程模擬研究.pdf

1、環(huán)氧乙烷(Ethylene oxide，EO)是乙烯衍生物中一種重要的基本有機(jī)化工原料和合成中間體，其中最大的應(yīng)用領(lǐng)域是與水反應(yīng)合成乙二醇(EG)。針對現(xiàn)有工藝均存在水和環(huán)氧乙烷摩爾配比大、乙二醇的選擇性較低、分離能耗高及流程復(fù)雜等缺點(diǎn)，本文提出并開展EO水合制取乙二醇過程強(qiáng)化新工藝及其過程模擬研究工作，旨在為新工藝的設(shè)計(jì)和技術(shù)開發(fā)提供理論依據(jù)和模型支持。
　　 (1)在分析現(xiàn)有環(huán)氧乙烷水合制乙二醇工藝的現(xiàn)狀和反應(yīng)過程特點(diǎn)的基礎(chǔ)

2、上，提出一種利用熱泵反應(yīng)精餾技術(shù)強(qiáng)化水合反應(yīng)、利用熱耦合精餾技術(shù)強(qiáng)化產(chǎn)物分離的過程強(qiáng)化新工藝。
　　 傳統(tǒng)EO水合反應(yīng)精餾塔的反應(yīng)段和提餾段在同一塔體中，反應(yīng)段通常在高溫高壓下進(jìn)行，對應(yīng)的分離段也需要在高溫下操作，因此導(dǎo)致系統(tǒng)操作費(fèi)用很高。針對這一問題，本文提出一種熱泵反應(yīng)精餾的工藝，該工藝中水合反應(yīng)在高壓操作的反應(yīng)精餾塔中進(jìn)行，未轉(zhuǎn)化反應(yīng)物和產(chǎn)品的分離在低壓操作的汽提塔中進(jìn)行，兩塔之間設(shè)置節(jié)流減壓閥和壓縮機(jī)，反應(yīng)精餾塔的塔底液

3、體混合物經(jīng)減壓閥減壓降溫后直接做為汽提塔的液相回流，汽提塔的塔頂蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮升溫升壓后直接作為反應(yīng)精餾塔的上升蒸汽，以此實(shí)現(xiàn)高溫高壓反應(yīng)和低溫低壓分離的同步進(jìn)行，從而可有效降低系統(tǒng)的操作費(fèi)用。
　　 針對產(chǎn)物分離階段中間組分乙二醇含量大，輕組分水和重組分二乙二醇含量小、混合物沸點(diǎn)差大的特點(diǎn)，本文提出產(chǎn)物分離的熱耦合精餾工藝。其中預(yù)分餾塔用于使中間組分非清晰分割，最終產(chǎn)物在主塔中進(jìn)行提純，以此簡化了流程和降低了產(chǎn)品的分離能耗。

4、
　　 (2)利用Aspen plus模擬軟件，對新工藝過程進(jìn)行了模擬和分析，揭示了參數(shù)之間的耦合行為和過程基本規(guī)律。
　　 對熱泵反應(yīng)精餾系統(tǒng)進(jìn)行模擬，研究了進(jìn)料比、操作壓力、汽提塔再沸器負(fù)荷等操作參數(shù)對乙二醇選擇性的影響，得到反應(yīng)精餾塔及汽提塔適宜的操作條件，得到塔內(nèi)溫度、汽液相組成、汽液相流量分布。結(jié)果表明，在反應(yīng)精餾塔操作壓力為1Mpa、設(shè)置8塊塔板、進(jìn)料水烷比為1.1:1；汽提塔操作壓力為0.1Mpa、設(shè)置7塊

5、塔板、再沸比為10的條件下，反應(yīng)精餾塔中EO轉(zhuǎn)化率達(dá)到100％，水的轉(zhuǎn)化率達(dá)到83.3％，目標(biāo)產(chǎn)物EG選擇性為91％。
　　 建立了通過簡捷設(shè)計(jì)法取得模擬初值，用嚴(yán)格模擬法進(jìn)行核算的熱耦合精餾塔的模擬方法，通過模擬取得了塔適宜的設(shè)備參數(shù)和操作參數(shù)，得到塔內(nèi)溫度、汽液相組成及汽液相摩爾流量的分布。結(jié)果表明，在操作壓力為0.1Mpa、預(yù)分餾塔設(shè)8塊塔板、主塔設(shè)35塊塔板，主塔回流比為14條件下，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的分離，其中目標(biāo)產(chǎn)物由主塔側(cè)