基于AspenPlus的草酸二甲酯合成乙二醇工艺参数优化与模拟开题报告

 2022-09-25 09:50:03

1. 研究目的与意义

由于聚酯等工业的强劲需求,虽然我国乙二醇的生长能力和产量需求比较快,仍不能满足国内市场日益增长的需求,每年都得大量进口,且进口量呈逐年增加的态势。

由于我国多煤、少气、缺油的能源结构特点,面对我国巨大的乙二醇市场缺口,生产EG的传统工艺采用环氧乙烷的直接水合法,该工艺流程长、设备多、能耗高,EG的生产成本高。为此,人们提出许多新的合成EG的方法,其中,合成气经草酸二甲酯(DMO)制乙二醇具有很强的竞争力,对我国减少对石油的依赖具有重大战略意义。

目前,研究主要以实验为主,成本高、工作量大、耗时长。Aspen Plus软件是一款功能强大的化工模拟软件包,可广泛应用于化工设计、模拟计算、生产优化等领域。由于其方便的模块化流程和用户端的良好控制,Aspen Plus软件能对全系统进行综合模拟、计算和分析;因其流程的改变和模型变更灵活,可为系统提高总效率和经济性的优化改良提供高效的途径。迄今,利用Aspen Plus模拟研究乙二醇生产工艺的研究不多。

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2. 课题关键问题和重难点

(一)、课题关键问题

1、工艺选择

2、流程设计

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3. 国内外研究现状(文献综述)

(一).乙二醇

乙二醇(Ethylene Glycol, EG)又名甘醇,化学式为(CH2OH)2,是最简单的二元醇。是无色无臭、有甜味的粘稠液体,对动物有毒性,LD50为4.7g/kg,人类的致死剂量约为1.6g/lcg。乙二醇能与水以及多种有机溶剂互溶,但在醚类物质中溶解度很小,在油类物质中几乎不能溶解,但对于很多无机物具有较好的溶解能力。

乙二醇是一种十分重要的基础化工原料,在醇类物质中每年消费量仅次于甲醇,是第二大类醇,用途十分广泛,主要用于生产聚酯树脂(PET)、聚酯漆论(纤维级PET和瓶片级PET)、表面活性剂、制冷剂、炸药和溶剂,配制发动机的抗冻剂等。

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4. 研究方案

CO气相豫化偶联制备DMO的过程其主要特点是向体系中引入亚销酸甲酯(Methyl nitrite, MN)这一亚稳态物质作为该过程的中间体。CO气相羰化偶联制备DMO的过程可分为以下两个步骤:

第一步为羰化偶联反应:CO在负载型Pd/a-Al2O3催化剂的催化作用下,与亚硝酸甲酯发生羰化偶联反应生成DMO和N0,反应式为:

2CH3ONO 2CO→(C00CH3)2 2N0

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5. 工作计划

第1~4周: 观看相关Aspen Plus的相关视屏,学会Aspen Plus的应用。查阅、收集相关文献资料,了解合成工艺的基本路线,撰写任务书以及开题报告并完成一篇英文文献的翻译。

第5~7周: 制定合成工艺的基本路线。

第8~9周:解决选用何种优化参数可以提高反应的收率以及纯度。

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