酯交换法制备碳酸二甲酯过程模拟与系统?分析

针对酯交换制备过程中甲醇-碳酸二甲酯共沸体系难分离的问题,分别选择变压精馏、碳酸乙烯酯(EC)萃取精馏与乙二醇(EG)萃取精馏3种分离过程进行模拟与能量集成,对比了3种工艺流程的分离能耗,采用有效能(?)分析方法分析了能耗最低的变压分离过程的有效能(?)损失.结果表明,3种工艺流程的能耗EG萃取精馏EC萃取精馏变压精馏,碳酸二甲酯生产过程中内部循环物流能量是输入总能量的1.55倍,变压共沸分离过程的?损失为7.9%。     

碳酸二甲酯-甲醇共沸体系分离的模拟与控制

作为一种新环保型化工产品,碳酸二甲酯近年来在各行业中得到了广泛应用。由于碳酸二甲酯产品中常含有与之形成共沸物的甲醇,因此需要特殊工艺对其进行分离。本文利用Aspen Plus软件建立了严格稳态模型,对比了萃取精馏、共沸精馏和变压精馏分离碳酸二甲酯-甲醇二元共沸物的3种分离工艺,并以系统能耗为目标进行单变量分析,得到最低能耗下的萃取精馏、共沸精馏、变压精馏工艺参数。稳态分析结果表明:萃取精馏过程能耗只占变压精馏的29.0%、占共沸精馏的30.2%,其节能优势明显。在此基础上,采用Aspen Dynamics软件对萃取精馏最佳工艺进行了控制研究,提出了两种控制结构。结果表明,含有固定再沸器/进料比例的改进控制结构能够有效地应对进料流量与进料组成扰动,保证碳酸二甲酯和甲醇产品纯度。     

变压精馏分离甲醇与碳酸二甲酯工艺流程的模拟

甲醇(Me OH)与碳酸二甲酯(DMC)会形成共沸混合物,它们的共沸组成会随着压强变化,变压精馏是分离共沸混合物的其中一种有效方法。选择Wilson模型作为热力学模型,回归了该热力学模型中的交互作用参数,然后用Aspen Plus对变压精馏分离甲醇与碳酸二甲酯工艺流程进行了模拟与优化。通过该分离流程可以实现甲醇与碳酸二甲酯的分离,所得碳酸二甲酯的质量分数达到99.5%,甲醇的质量分数达到99.9%。     

变压精馏及萃取精馏分离乙醇-苯共沸物

使用Aspen Plus分别研究变压精馏及萃取精馏分离乙醇-苯二元共沸物的工艺流程。两种分离流程的塔设备费用相近,萃取精馏工艺较传统变压精馏工艺节能显著,再沸器节能约34%;热集成变压精馏工艺较萃取精馏工艺节能约17.2%,且所需蒸汽品位更低。     

DMC-CH3OH二元共沸物的分离进展

综述了碳酸二甲酯-甲醇二元共沸物汽液平衡和分离方法的最新研究进展。在各种分离方法中，膜分离和吸附分离能耗低、效率高，是一种新型的分离方法；萃取精馏和共沸精馏具有设备简单、操作安全等优势，是分离提纯DMC-CH3OH共沸物的有效手段。     

减压间歇萃取精馏分离乙酸乙酯-乙醇过程模拟

间歇萃取精馏是化学工业中重要的分离方法之一,该技术是一种具有分离共沸物及有广泛应用潜力特点的分离技术,变压操作可以改变共沸的组成.减压间歇操萃取精馏可强化共沸物分离,选用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作萃取剂,在UNIFAC相平衡理论的基础上,利用追赶法模拟了二元共沸物减压间歇萃取精馏过程.且通过实验验证了所建数学模型的正确性及计算方法的可靠性.     

由甲醇共沸物中提取碳酸二甲酯的试验

发现了糠醛可作为萃取剂,通过有效的萃取精馏分离碳酸二甲酯与甲醇的共沸溶液;分析比较了糠醛与氯苯这两种萃取剂及萃取精馏与其他分离方法的优缺点,提出以糠醛作为萃取剂,用萃取精馏法分离碳酸二甲酯与甲醇的方案。     

碳酸二甲酯提纯方法的研究进展

综述了碳酸二甲酯提纯方法的最新研究进展,分别介绍了工业级和电池级碳酸二甲酯的提纯方法。在工业级碳酸二甲酯的提纯方法中,详细介绍了碳酸二甲酯-甲醇二元共沸物的分离方法,在各种分离方法中,膜分离和吸附分离能耗低、效率高,属于新型的分离方法;加压精馏、共沸精馏和萃取精馏具有投资较小、操作方便、产品纯度高等优势,具有较高的工业应用价值。在电池级碳酸二甲酯的提纯方法中,冷却结晶法具有设备简单、操作方便、节能的优点,比精馏法更具优势。     

四氢呋喃-乙醇变压精馏分离

共沸混合物分离是化工过程中常见的分离难题。变压精馏是根据物系压力改变而使液体混合物共沸点组成发生变化,进而使共沸物系得以分离的一种有效分离方法。在热力学分析基础上,提出了四氢呋喃-乙醇液体混合物变压精馏分离双塔工艺流程。以NRTL-RK为物性计算方法,利用Aspen Plus模拟软件对变压精馏分离工艺过程进行分析及模拟,并对工艺参数进行优化。研究结果表明:在常压塔和0.8 MPa高压塔组成的双塔流程中变压精馏可将四氢呋喃-乙醇最低共沸混合物进行较好的分离。     

甲醇-碳酸二甲酯二元共沸物的分离

分别用共沸精馏法和萃取精馏法对甲醇一碳酸二甲酯（DMC）二元共沸体系进行了分离，通过正交实验分别得到了最佳分离工艺条件。实验结果表明，共沸精馏法的最佳分离工艺条件：共沸剂正己烷用量为总质量（共沸剂＋甲醇）的76％，回流比控制在3：1，馏出速率为6mL／min；萃取精馏法的分离最佳工艺条件：以糠醛为萃取剂，回流比控制在3：1，萃取剂滴加速率为3mL／min，萃取剂配比为4：1。并分别从装置和纯度方面对两种方法进行比较，结果表明萃取精馏法占优。     

碳酸二甲酯-甲醇二元共沸物的分离方法

讨论了分离碳酸二甲酸－甲醇二元共沸物的各种方法，重点介绍了最有工业化前景的萃取精馏法，并对萃取剂的选择作了较为详细的讨论。     

超临界CO2萃取反应合成碳酸二甲酯

实验测定了不同条件下碳酸二甲酯(DMC)、甲醇、乙二醇(EG)、碳酸乙烯酯(EC)在超临界相和液相中的分配系数,计算了DMC相对于其他组分的分离因子. DMC相对于甲醇的分离因子随EC浓度的升高而降低,随DMC和EG含量增加而升高,随压力增加而增大,随温度升高而变小. 这种变化规律表明利用超临界萃取与反应耦合提高酯交换反应转化率的前提是：(1) 反应体系中DMC的浓度要高,即进料中环氧乙烷(EO)的浓度要高,且EC转化率要高;(2) 低的反应温度和高的反应压力. 在160℃和5~20 MPa下,以环氧乙烷、甲醇和CO2为原料,考察了超临界CO2萃取与反应相耦合提高酯交换反应转化率的可行性. 研究结果表明,DMC与甲醇间的分离因子是影响超临界萃取反应操作过程中DMC收率的关键因素. 采用耦合技术可以提高DMC的单级收率约4%以上.     

加压–常压精馏分离甲醇–碳酸二甲酯的相平衡和流程模拟

变压精馏是分离共沸混合物的有效方法. 本文在计算机模拟和分析的基础上, 提出了加压–常压串联分离甲醇–碳酸二甲酯共沸体系的工艺方法. 采用UNIQUAC方程来表征甲醇–碳酸二甲酯二元共沸体系的气液平衡. 根据实验数据，回归了该热力学模型中的交互作用参数，模型的计算结果与实际数据吻合. 模型的适用范围为：压力0.1~1.5 MPa, 温度337~440 K. 基于平衡级模型，对加压精馏塔进行了模拟计算, 分析了各主要操作参数对分离效率、产品纯度及操作费用的影响. 在对加压–常压串联流程模拟的基础上，得到了最佳分离操作工艺参数. 模拟结果对工业过程的设计和改造具有一定的指导意义.     

Comparison of extractive distillation and pressure-swing distillation for acetone/chloroform separation

The separation of acetone from chloroform is difficult because the highly nonideal vapor–liquid equilibrium produces a maximum-boiling azeotrope. An earlier paper (Luyben, W. L. (2008). Control of the maximum-boiling acetone/chloroform azeotropic distillation system. Industrial & Engineering Chemistry Research, 47, 6140–6149) discussed the use of extractive distillation for making this separation. This paper studies the use of pressure-swing distillation for making the same separation.Results show that the extractive distillation process is much more attractive from the standpoint of both capital investment and energy consumption. But pressure-swing distillation avoids the potential problem of product contamination by the extractive solvent that must be added to the binary system.     

DMC-甲醇-水三元混合物的萃取精馏分离工艺

运用Aspen Plus软件回归文献数据校正了碳酸二甲酯（DMC）-水（H₂O）混合物的UNIQUAC热力学模型参数,并以该模型为基础分析了水作为萃取剂萃取精馏分离DMC-甲醇（CH₃OH）-水三元混合物的分离原理,结合混合组分的三角相图和物料组成设计了反向萃取精馏工艺,发现选用水为萃取剂可以利用DMC-水的部分互溶特性,通过三塔精馏即可分离DMC-甲醇-水三元混合物,沸点较高的DMC和少量水由塔顶馏出,而沸点较低的甲醇和大部分水由塔底采出,避免了DMC-甲醇二元共沸物的形成。同时,在相同分离要求下设计了变压精馏工艺,通过对两个精馏工艺参数模拟优化,发现萃取精馏工艺的总冷凝负荷和总加热负荷分别为888.7kW和898.2kW,其总能耗较变压精馏工艺节约了47.2%,萃取精馏工艺的年总费用（TAC）比变压精馏工艺下降了48.8%。     

甲醇和三甲氧基硅烷共沸物分离过程模拟和优化

三甲氧基硅烷（trimethoxysilane）是合成功能性有机硅化合物的重要中间体。在以甲醇和硅为原料合成三甲氧基硅烷的工业化生产过程中,过量的甲醇和产物三甲氧基硅烷会形成最高共沸物。本文探究了变压精馏、萃取精馏和隔壁塔萃取精馏三种分离提纯甲醇和三甲氧基硅烷的工艺,以最小年度总费用（TAC）为目标函数,运用混合整数非线性规划（MINLP）对三种流程进行了优化,比较了三种流程的效率和二氧化碳排放量。结果表明,与变压精馏相比,通过隔壁塔萃取精馏分离甲醇与三甲氧基硅烷共沸物具有明显的优势。分离100kmol/h甲醇（摩尔分数50.00%）和三甲氧基硅烷的TAC从198.84万美元/年降低到98.93万美元/年,降幅高达50.25%,效率从8.17%提高到13.82%,二氧化碳排放量从1217.53kg/h减少到684.22kg/h,减少了43.80%。     

离子液体萃取精馏技术在甲醇-碳酸二甲酯分离中的应用

针对甲醇-碳酸二甲酯共沸物分离难题,采用萃取精馏技术并以离子液体3-辛基-1-甲基四氟硼酸盐（[omim][BF₄]）为萃取剂进行流程设计和Aspen Plus模拟。根据气液相平衡数据回归了NRTL气液模型的二元交互参数,确保模拟结果准确。通过优化萃取剂用量、最佳回流比、进料位置和闪蒸塔的工艺条件等操作参数,实现了甲醇和碳酸二甲酯有效分离,并使产品质量分数达到99.5%以上。通过与草酸二甲酯作为萃取剂的工艺进行对比,发现[omim][BF₄]工艺对分离设备要求更低、萃取剂用量更小,且分离能耗相当。经济分析结果则表明,[omim][BF₄]工艺塔费用和填料费用分别为草酸二甲酯工艺的78%和37%,在设备投资上具有一定优势;但工艺能耗费用增加4%,萃取剂费用为草酸二甲酯费用的6.5倍,最终年总花费与草酸二甲酯工艺相当。因此,[omim][BF₄]工艺用于甲醇-碳酸二甲酯萃取精馏具有一定的应用前景。     

常压下甲醇-碳酸二甲酯汽液平衡测定及其萃取剂选择

甲醇( MeOH)与尿素催化合成碳酸二甲酯的工艺路线是目前最有发展前途的一种合成方法,但该过程中由于使用了过量的甲醇,在合成中形成了碳酸二甲酯和甲醇的共沸物,分离困难.已报道的分离方法中萃取精馏,在经济效益、操作和安全方面都优于其他方法.草酸二甲酯,碳酸乙烯酯,碳酸丙烯酯均可作为萃取精馏分离DMC的萃取剂,但MeOH-...     

萃取精馏分离苯/环己烷共沸体系模拟与优化

以糠醛作为萃取剂分别使用常规萃取精馏、隔壁塔萃取精馏和差压热集成萃取精馏对苯和环己烷体系进行分离研究,使用流程模拟软件Aspen Plus V8.4进行模拟分析,对初步设计的三稳态流程,分别进行灵敏度分析,使用多目标遗传算法对过程进行整体优化以获得最优结构参数。结果表明,隔壁塔萃取精馏和差压热集成萃取精馏相对于常规萃取精馏所需再沸器热负荷可分别减小21.5%和15.7%。对三工艺流程进行经济性分析,发现与常规流程相比,隔壁塔萃取精馏的年总费用下降了6.0%,而差压热集成萃取精馏年总费用增加了50.8%,为萃取精馏分离苯/环己烷共沸体系工业化设计提供了理论依据和设计参考。