羰基合成甲基丙烯酸甲酯的模拟研究

论文摘要

甲基丙烯酸甲酯(MMA)是一种重要的有机单体,广泛应用于制造有机玻璃和油漆及染料的分散剂。过去15年间,全球范围内的MMA生产能力翻了一翻,达到了每年295.9万吨,未来MMA的需求还将稳步增加。国内外MMA的生产以丙酮氰醇法(ACH法)为主,合成路线复杂,工艺流程长,多步反应后产率低,成本高。全球MMA最大供应商英国璐彩特公司,其先进的Alpha工艺缩短了工艺流程,降低了成本。国内MMA新工艺的研究处于起步阶段,因此,研究MMA新生产工艺,对生产流程进行合理设计和优化,降低MMA生产过程的环境负荷、提高MMA产品收率和质量具有重要的现实意义。近年来有不少研究者对MMA新工艺进行研究,包括催化剂的改进、反应体系的热力学数据的测定,但未见有对这一工艺流程进行稳态模拟研究。本文基于对国外MMA生产工艺的详细分析,设计了全新的MMA生产工艺流程,并利用模拟软件ASPEN PLUS对工艺路线进行了模拟分析。该工艺采用从合成气出发,经与甲醇的羰基化反应和甲醛的缩聚反应制得MMA,该工艺流程由羰基化反应单元、甲醇精馏单元、缩聚反应单元和分离单元组成。本文运用模拟软件ASPEN PLUS对羰基化反应单元中闪蒸罐的操作温度、压力变化对分离组分含量的影响进行了分析,确定了闪蒸单元适宜的操作条件；对甲醇精馏单元及分离单元中所用精馏塔和萃取塔的塔板数、进料位置、操作温度、操作压力、回流比等参数进行灵敏度分析,得到了满足工业生产要求的工艺参数。本文所设计的MMA生产工艺流程中的CO的单程转化率达到37%,MEP的单程转化率达到10%。本文所选用的单元操作模型及物性方法对于模拟MMA生产系统是准确可靠的,所设计的工艺流程及模拟结果对于MMA新工艺的开发提供了一定参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 国内外发展动态
• 1.1.1 国内外生产情况
• 1.1.2 国内外MMA市场分析
• 1.1.3 甲基丙烯酸甲酯生产工艺简介
• 1.2 化工流程模拟发展概况
• 1.2.1 化工过程稳态模拟简述
• 1.2.2 化工流程模拟基本方法
• 1.3 流程模拟软件ASPEN PLUS
• 1.3.1 ASPEN PLUS模拟软件简介
• 1.4 本文研究内容概述
• 第二章 MMA生产工艺流程的建立及ASPEN PLUS的模拟
• 2.1 物性分析
• 2.1.1 物性方法
• 2.1.2 组分分析
• 2.1.3 组分物性
• 2.1.4 纯组分数据
• 2.1.5 组分间的二元气液组成图
• 2.2 羰基合成甲基丙烯酸甲酯（MMA）工艺的模拟
• 2.2.1 乙烯两步法羰基合成MMA工艺流程简介
• 2.2.2 羰基化反应单元
• 2.2.3 甲醛脱水单元
• 2.2.4 缩合反应单元
• 2.2.5 催化剂再生单元
• 2.2.6 分离单元
• 第三章 羰基合成MMA工艺单元模型的建立
• 3.1 闪蒸器模型的建立
• 3.2 甲醇回收精馏模型的选取
• 3.3 甲醛脱除精馏模型的建立
• 3.4 水分离模拟的建立
• 3.5 MEP-MMA分离模型的建立
• 第四章 模拟结果分析
• 4.1 闪蒸罐模拟结果
• 4.2 甲醇回收精馏塔的模拟结果
• 4.3 甲醛回收精馏塔模拟结果
• 4.4 MMA精馏塔模拟结果
• 4.5 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介