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随着石油资源的日益枯竭,以石油为原料生产化工产品的成本越来越高。鉴于我国相对富煤的能源格局,以煤替代石油为原料生产化工产品成为国内近些年来的发展趋势,其中合成气制乙二醇项目是研究热点之一。
目前研究的最具工业化前景的合成气制乙二醇路线为:首先由合成气中分离出的CO与亚硝酸甲酯反应合成草酸二甲酯,然后将草酸二甲酯催化加氢制得乙二醇。本文基于流程模拟系统Aspen Plus对上述合成气制乙二醇工艺流程进行了设计与模拟研究。
以Aspen Plus对合成气制乙二醇工艺中涉及到的亚硝酸甲酯和草酸二甲酯进行了物性估算。对亚硝酸甲酯再生反应精馏塔进行了设计与模拟,优化结果为:O2的转化率达到99.99%以上,反应精馏塔中生成的产物亚硝酸甲酯在塔顶的回收率达到99.99%。对草酸二甲酯的合成及其相关的分离过程进行了设计与模拟,结果表明用于亚硝酸甲酯再生的循环气物流在流程中可以收敛,通过精馏可以获得摩尔分率为99.9%的草酸二甲酯。对甲醇和副产物碳酸二甲酯的混合液的分离过程进行了设计与模拟,采用常压-加压精馏工艺可以实现二者的分离,分离所得碳酸二甲酯与甲醇的质量分数均可达99.9%。
对草酸二甲酯加氢制备乙二醇及相关分离过程进行了设计与模拟。在反应器之后设计了三个精馏塔分别用于甲醇的回收、轻组分的脱除以及乙醇酸甲酯和草酸二甲酯的回收。对上述三个精馏塔进行了模拟优化,结果为:甲醇回收塔塔顶甲醇的回收率达到99.6%;脱轻组分塔塔顶乙醇酸甲酯的脱除率达99.9%以上,草酸二甲酯的脱除率为99.7%;乙醇酸甲酯和草酸二甲酯回收塔塔顶二者的回收率分别达99.7%和99.8%。在脱轻组分塔的塔底得到含有1,2-丙二醇、1,2-丁二醇和二甘醇等杂质的粗乙二醇产品,其流量为3498.7 kg/h,其中乙二醇的质量分数为98.2%。