煤制乙二醇工艺AspenPlus模拟参数

煤制乙二醇的Aspen模拟全套工艺参数,包括物性估算,初步模拟参数,优化模拟参数

煤制乙二醇工艺AspenPlus模拟参数

25万t/a

物性估算

一、 运行类型：Property Estimation

二、 物质基本性质

1、 亚硝酸甲酯

英文缩写：MN

分子量：61.04

沸点：-12℃

2、草酸二甲酯

英文缩写：DMO

分子量：118.09

沸点：163.5℃

3、碳酸二甲酯

英文缩写：DMC

分子量：90.08

沸点：52℃

分子结构： 分子结构： 分子式： OOCH3OOH3COOCH3OH3COOCH3

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模型方法

过程涉及到的物系为强非理想物系，故选用NRTL模型中的 NRTL-RK方程作为物性方程，汽相采用RK方程，液相采用NRTL方程。

工艺参数

一、MN再生反应工艺参数

该反应在反应精馏塔中完成，反应式及动力学方程如下：

动力学方程：

上式中r为硝酸甲酯的生成速率，单位为kmol／(m3〃s)；PNO和PO2别为NO和02的气相分压，单位为Pa。

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模拟的条件如下：反应精馏塔的总塔板数为40块，液相甲醇自塔的上部第6块板进料，来自于偶联反应后含有NO的不凝气从塔下部第24块板下部入塔，即设置的反应段级数为9级；反应的停留时间设置为8 second；塔顶气相采出量为1204.4Kmol/h, 塔顶液相回流量为424 Kmol/h。

二、DMO合成反应工艺参数

该反应采用转化率模型代替动力学过程表示反应过程。以亚硝酸甲酯为基准，其转化率为81％，而草酸二甲酯的选择性为90％。含有亚硝酸甲酯的混合气与CO混合后，预热至135℃，然后通过固定床反应器进行催化偶联反应。

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三、偶联反应产物冷凝吸收过程的工艺参数

过程通过一个填料吸收塔完成，塔顶的气相出料再连接一个冷凝分离器，进一步将洗涤溶剂甲醇冷凝下来，用于溶解草酸二甲酯。此过程的操作压力为2 bar，吸收塔的理论级数为20，甲醇洗涤液的入塔温度为15℃，吸收塔塔顶气相出料温度为41.8℃，塔釜液相出料温度为46.2℃，塔顶冷凝分离器温度为16.2℃。

四、DMO精馏分离过程的工艺参数

采用的精馏塔的理论板数为23块，11块为进料板，摩尔回流比为0.36，塔顶气相的摩尔采出率为0.7086，精馏塔在常压下操作。

五、甲醇-DMC中少量循环气的分离工艺参数

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此部分少量气体从甲醇与碳酸二甲酯的混合液中分离出来，采用没有再沸器的精馏塔来完成。来自草酸二甲酯精馏塔上部的气相物流直接进入精馏塔的底部，塔顶采用分凝器，此精馏塔在常压下操作，塔顶气相采出率为0.1591。模拟发现，随着精馏塔理论级数的增多，塔顶排出的气体中碳酸二甲酯的含量就越少。当理论级数为35时，塔顶气相物流中碳酸二甲酯的摩尔含量仅为306ppm。

六、甲醇-DMC变压精馏分离流程参数

选择Wi1S0n模型，所得模型参数的使用范围为:0.1~1.5 MPa, 337~328K。

需分离的DMC-甲醇混合物流条件为:61.4 ℃ , 0.1 Mpa，其中DMC 6.813 kmol/h，甲醇120.624 kmol/h，设计一个常压塔和一个加压塔串联的流程分离DMC与甲醇的混合物，要求由常压塔的塔釜得到质量分数为99.9%以上的工业甲醇，常压塔塔顶的混合物进入加压塔继续进行分离，要求在加压塔的塔釜得到质量分数为99.9%以上的DMC，而加压塔塔顶的DMC-甲醇混合物则返回常压塔继续

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分离。

在以下条件下对分离流程进行模拟:常压塔操作压力0.1 Mpa，其理论板数为20块，第8块板为进料板，摩尔回流比为3.2，塔底采出流量为3868.314kg/h;加压塔操作压力为1 Mpa，其理论板数为16块，第9块板为进料板，摩尔回流比为1.1，塔底采出流量为610.447 kg/h。两个精馏塔塔底采出流量根据设计分离要求计算得来。其中常压塔的再沸器热负荷为6320.249 kW，加压塔的再沸器热负荷为3086.140 kW。

七、DMO加氢制EG反应的工艺参数

反应模型为RStoic计量反应模型，通过规定反应转化程度来表示反应的进行，模拟中假定在加氢反应器中DMO的摩尔转化率为0.98，所得加氢中间产物乙醇酸甲酯继续加氢的摩尔转化率为0.94。另外在反应器中也会存在过度加氢的情况，模拟中为了使物流成分更符合真实情况，假定有摩尔分率为0.02的乙二醇过度加氢转化为乙醇。此外，还假定少量的乙二醇转化为1,2-丙二醇、1,2一丁二醇和二甘醇。

加氢反应器入口物流压力为2.5 MPa,温度为200.0C，反应器入口H2/DMO的摩尔比为60。反应完成后物料冷凝至40℃进行气液分离。

八、加氢产物甲醇分离工段的工艺参数

首先在以下条件下模拟:甲醇回收塔常压操作，塔顶冷凝器温度

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设为60℃,不凝气由塔顶排出，理论板数为15块，第7块板为进料板，塔顶采出流量为118.081 Kmol/h，回流比为0.1。在以上条件下进行模拟，甲醇的回收率为99.3%,所得甲醇的质量分数为99.1%。甲醇回收塔的设计目标是甲醇的回收率达到99.5%，所得甲醇的质量分数到达99.5% 。

九、脱轻组分塔的工艺参数

此脱轻组分塔在减压下操作，同时降低塔釜再沸器对热源品位的需求。首先采用RadFrac精馏模块在以下条件下对此分离过程进行模拟计算:塔顶操作压力40 kPa，全塔压降定为5 KPa，回流比为6，理论板数为20块，第9块为进料板，根据其中待分离轻组分的量，塔顶摩尔采出量定为7.588Kmol/h,以上轻组分中，乙醇酸甲酯和草酸二甲酯的沸点最高，较难脱除，所以采用此两个组分的脱除来对此脱轻组分塔进行评价。在以上条件下模拟得到的结果是: 乙醇酸甲酯和草酸二甲酯的脱除率分别是95.2%和85.5％。

十、MG-DMO回收塔的工艺参数

此回收塔的模拟设计模型同样采用RadFrac模块，在常压下操作。先在如下条件下对此回收塔进行模拟计算：理论塔板数为12块，进料板位置为第5块，回流比为1.2，根据待分离物流组成确定塔顶物流的摩尔采出量为2.721 kmol／h。以上条件的模拟结果为：塔项轻关键组分H20的回收率为98．5％，塔釜乙醇酸甲酯与草酸二甲酯的回收率分别为99．5％和99．4％。在下面的分析中，仅以H2O 这一轻关键组分的回收率为指标来优选精馏塔的相关参数。操作压力

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和塔顶摩尔采出量固定不变，考察回流比、理论板数及进料板位置对精馏塔操作的影响，并确定较优的参数。

优化参数

(1)对亚硝酸甲酯的反应精馏再生过程进行模拟优化结果如下：当反应段停留时间为5 S，精馏塔的总级数为20，精馏段4级，反应段9级，提留段7级，塔顶采出量为39783．3 kg／h，回流量为400 kmol／h时，02的转化率可以达到99．99％，得到的产物亚硝酸甲酯在塔顶的回收率达到99．99％。

(2)对包括亚硝酸甲酯再生的草酸二甲酯合成过程及其相关的分 …… 此处隐藏：2873字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……