合成气一步法制二甲醚工艺的模拟分析

论文摘要

二甲醚是重要的化工原料,可用于许多精细化学品的合成,同时在制药、燃料、农药等工业中有许多独特的用途。二甲醚具有高的十六烷值,作为柴油的替代燃料具有良好的燃烧性。二甲醚燃烧后废气无毒,氮氧化合物的排放量低,被称为21世纪洁净燃料。本文应用Aspen Plus计算机模拟软件模拟了一步法制二甲醚生产流程。选用Rgibbs反应器模拟了平衡条件下一步法合成二甲醚的反应过程,分析了温度、压力、进料组成等因素对C转化率及二甲醚选择性和收率的影响。使用Aspen Plus中实验数据回归模型对合成二甲醚产物体系所涉及到的文献中的二元体系VLE实验数据进行回归计算,检验了实验数据的热力学一致性并使用通过热力学一致性测试的实验数据回归二元体系的模型参数,确定合适的状态方程和热力学模型。根据分离的原理和目标,运用Aspen Plus对合成产物体系进行分离工艺的模拟与研究,建立了包括闪蒸罐、预精馏塔、二氧化碳精馏塔和甲醇回收塔在内的完整的精馏过程。对闪蒸罐预精馏塔、二氧化碳精馏塔和甲醇回收塔做了灵敏度分析,确定了最佳工艺条件,取得较好的分离效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 国外发展动向
• 1.1.2 国内发展动向
• 1.2 二甲醚的性质和用途
• 1.2.1 二甲醚的物理性质
• 1.2.2 二甲醚的应用
• 1.3 生产工艺研究现状
• 1.3.1 一步法
• 1.3.2 两步法
• 1.4 合成二甲醚产物体系相平衡
• 1.6 二甲醚市场化、工业化前景
• 1.7 ASPEN PLUS简介
• 1.7.1 Aspen Plus软件基本流程模拟过程步骤
• 1.7.2 Aspen Plus单元操作模型
• 1.8 本文研究内容
• 第二章 合成气一步法制二甲醚反应过程模拟计算
• 2.1 平衡反应器合成二甲醚反应工段流程
• 2.2 合成气直接合成二甲醚反应体系
• 2.3 模拟计算中物性方法的选择比较
• 2.4 转化率、收率及选择性的计算公式
• 2.5 模拟计算条件
• 2.6 模拟计算结果与讨论
• 2.6.1 以煤或渣油制得的合成气为原料
• 2.6.2 以天然气蒸汽转化制得的合成气为原料
• 2.6.3 以天然气空气催化部分氧化制得的合成气为原料
• 2.6.4 合成气组成对化学平衡的影响
• 2.7 小结
• 第三章 合成反应产物体系汽液相平衡模拟计算
• 3.1 热力学一致性检验原理
• 3.2 二元体系的汽液平衡模拟计算
• 3.2.1 DME和甲醇二元体系
• 2O二元体系'>3.2.2 DME和H₂O二元体系
• 2二元体系'>3.2.3 DME和CO₂二元体系
• 3.2.4 状态方程和热力学模型参数
• 3.2.5 小结
• 第四章 合成气一步法制二甲醚的分离工艺的模拟
• 4.1 二甲醚分离工艺建模
• 4.1.1 流程模拟计算方法的选择
• 4.1.2 分离工艺流程描述
• 4.2 分离工段各设备的分析与讨论
• 4.2.1 闪蒸罐的分析与讨论
• 4.2.2 应用DSTWU模块模拟精馏过程
• 4.2.3 应用Radfrac模型模拟计算精馏过程
• 4.3 分离流程分析与讨论
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在读期间发表论文清单
• 致谢