碳酸二甲酯—甲醇体系_间歇萃取精馏模拟毕业论文(编辑修改稿)

碳酸二甲酯—甲醇体系_间歇萃取精馏模拟毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

的第一个操作步骤是进行全回流运算。 5 BatchFrac 有两种形式的数据输入规定： 1． Column setup(塔设置 )； 2． Column operation(塔操作 )。 主要研究内容 本文采用大型化工模拟软件 Aspen Plus 对该分离过程进行模拟，模拟选用间歇精馏模块 BatchFrac，它能模拟不同时间段塔顶出料的间歇萃取过程。 物性参数选用 UNIFAC 活度系数模型。 本 文所用设备为萃取精馏塔， 对碳酸二甲酯 甲醇共沸体系 （摩尔比 13：87）的间歇操作常压萃取精馏过程进行了模拟计算。 模拟过程以碳酸乙烯酯为萃取剂，根据不同的时间段得到符合要求的产品：轻组分甲醇的纯度（摩尔分数）要求大于等于99%。 需要完成精制碳酸二甲酯的任务，要求得到大于等于 99%的碳酸二甲酯。 并且对萃取剂进料量，萃取剂进料位置 ，萃取剂进料温度，精馏塔回流比和塔板数进行灵敏度分析，优化过程得到理想工艺参数。 1 2 碳酸二甲酯 甲醇体系分离过程模拟 及优化 设计工艺参数 萃取 精馏精制碳酸二甲酯的工艺条件 [7]为：在常压常温的条件下，处理进料量100kmol/sec， n(DMC)： n(ME)=13： 87，进料时间为 1000sec 的碳酸二甲酯和甲醇共沸物。 要求精制得到碳酸二甲酯产品的纯度 (摩尔分数 x)要大于等于 99%，分离采出的甲醇的纯度大于等于 99%，以碳酸乙烯酯（ DMC）为萃取剂。 6 模拟流程的建立 [8] 图 21 碳酸二甲酯 甲醇 体系萃取精馏模拟流程图 本论文采用的是回流比恒定馏出液组成逐渐减小的间歇精馏。 碳酸二甲酯 甲醇共沸体系（ FEED）从塔底一次性加入，萃取剂碳酸乙烯酯（ EC）在靠近塔顶处连续加入，因为馏出液的组成随精馏时间不断变化，为得到符合要求的产品，因此此间歇萃取精馏根据时间段分为三个阶段，第一个阶段萃取精馏段高纯度甲醇（ ME）从塔顶馏出；第二个阶段过渡液回收阶段含有甲醇与碳酸二甲酯（ GD）的过渡液回收；第三个阶段萃取剂回收阶段高纯度碳酸二甲酯（ DMC）馏出。 重要参数的确定 定义物性方法 物性方法是一批方法和模型， ASPEN PLUS 用它们计算热力学物性和迁移性质。 可采用的物性方法有理想物性方法、状态方程物性方法、活度系数物性方法、专用系统的物性方法等。 UNIFAC 基团贡献法是通过基团的体积参数和表面积参数以及基团之间的交互作用 参数来计算活度系数的一个简单的程序，适合于汽液平衡的萃取精馏体系。 因此本论文采用的模型方式为 UNIFAC 活度系数模型。 定义进料物流参数 对于所有的进料物流，必须规定流率、组成、热力学状态。 本论文设定的是处理 7 100000kmol 的共沸物，设置进料温度 25℃， 压力为 1atm， 进料流量为 100kmol/sec，进料时间为 1000sec，一次性进料，原料条件的参数碳酸二甲酯 — 甲醇的摩尔比为 13： 87，萃取剂进料温度为 25 ℃，压力为 1atm，进料流量为 150kmol/sec，萃取剂含量大于 ，定为 1。 定义模块参数 全局信息设置、组分、物性方法将 BatchFrac 模块的精馏塔塔板数为 选择冷凝器为全凝器、采用釜式再沸器，收敛方法采用标准方法，在操作规定下规定馏出物摩尔流率为 100kmol/sec，回流比为 5，每块塔板的持液量为 32kmol，萃取剂从第二块塔板加入，设置停车时间由塔顶甲醇的摩尔浓度变化控制。 操作时间最大不能超过 1800sec。 将以上所述参数输入软件进行初步运行计算 [9]。 分离工艺过程的运行 萃取精馏阶段 间歇萃取精馏第一 阶段 萃取精馏阶段， 这个阶段从塔顶的某块塔板上加入萃取剂，塔釜是反应前一次性 加入 的 恒 沸物 ， 经过一段时间萃取剂全回流后开始萃取恒 沸物，将停止条件设置为塔顶馏出 物 甲醇纯度大于等于 ， 如果 小于 将停止馏出，从塔顶采出符合产品要求的甲醇。 如图 21 中的 ME 物流线。 第一阶段运行结果： 8 ba t c h f r a cS t r e a m I D MET e m p e r a t ur e C 6 4 . 5P r e s s ur e ba r 1 . 0 1 3V a p o r F r a c 0 . 0 0 1M o l e F l o w k m o l / h r 3 1 1 5 5 4 . 9 3 5M a s s F l o w k g/ h r 9 . 9 8 3 3 3 E + 6V o l um e F l o w c u m / h r 1 3 3 3 3 . 8 1 0E n t h a l p y M M k c a l / h r 1 7 4 4 3 . 5 8 7M a s s F r a c D I M E T 0 1 6 7 P P M E T H Y L 0 1 4 P P B M E T H A 0 1 1 . 0 0 0M o l e F l o w k m o l / h r D I M E T 0 1 7 . 4 4 9 E T H Y L 0 1 0 . 0 0 1 M E T H A 0 1 3 1 1 5 4 7 . 4 8 5M o l e F r a c D I M E T 0 1 2 4 P P M E T H Y L 0 1 1 P P B M E T H A 0 1 1 . 0 0 0 图 22塔顶甲醇馏出物的运行结果 图 23塔顶馏出物组成 9 图 24塔内与馏出物 的摩尔量 由运行结果图得出在第一阶段 保持塔顶馏出物纯度大于等于 ；甲醇的纯度接近于 1， 甲醇馏出摩尔量为。 过渡液回收阶段 第一阶段设定的停止条件是塔顶的甲醇含量大于等于 ，超过这个反应时间从塔顶出来的甲醇的纯度不能达到要求，不能收集利用，但是由于塔釜中还有残留的甲醇，为保证接下来的工艺中得到较纯的 DMC 产品，继续对塔釜的残余液精馏，这个阶段不添加萃取剂，规定停止为塔釜甲醇含量低于。 如图 1 中所示的过渡液物料线。 第二阶段运行结果 10 ba t c h f r a cS t r e a m I D GDT e m p e r a t ur e C 6 5 . 6P r e s s ur e ba r 1 . 0 1 3V a p o r F r a c 0 . 0 0 1M o l e F l o w k m o l / h r 1 9 7 7 . 8 1 7M a s s F l o w k g/ h r 8 3 1 0 3 . 2 3 9V o l um e F l o w c u m / h r 1 1 5 . 9 6 6E n t h a l p y M M k c a l / h r 1 4 0 . 2 8 2M a s s F r a c D I M E T 0 1 0 . 3 6 8 E T H Y L 0 1 t r a c e M E T H A 0 1 0 . 6 3 2M o l e F l o w k m o l / h r D I M E T 0 1 3 3 9 . 9 5 2 E T H Y L 0 1 t r a c e M E T H A 0 1 1 6 3 7 . 8 6 5M o l e F r a c D I M E T 0 1 0 . 1 7 2 E T H Y L 0 1 t r a c e M E T H A 0 1 0 . 8 2 8 图 25塔顶甲醇馏出物的运行结果 图 26塔顶馏出物组成 图 27塔内与馏出物各物质的摩。