乙二醇反應(yīng)精餾系統(tǒng)能量集成與優(yōu)化研究.pdf

1、反應(yīng)精餾（Reactive Distillation, RD）是在一個(gè)反應(yīng)精餾塔中將化學(xué)反應(yīng)和產(chǎn)物分離進(jìn)行耦合的典型化工過(guò)程強(qiáng)化技術(shù)，也一直是化學(xué)工程領(lǐng)域?qū)W術(shù)研究和技術(shù)開發(fā)的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。在反應(yīng)精餾研究領(lǐng)域，通過(guò)環(huán)氧乙烷水合制取乙二醇引起了人們廣泛關(guān)注，其原因在于反應(yīng)精餾不僅能顯著提高乙二醇的選擇性，同時(shí)還可以充分利用反應(yīng)熱。本文利用ASPEN PLUS模擬軟件，對(duì)環(huán)氧乙烷水合制乙二醇反應(yīng)精餾過(guò)程進(jìn)行了更深入研究，重點(diǎn)是系統(tǒng)的能量集成和

2、優(yōu)化問(wèn)題。通過(guò)研究，旨在建立乙二醇反應(yīng)精餾系統(tǒng)反應(yīng)—分離—能量?jī)?yōu)化集成的系統(tǒng)工程方法，為系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)與模型支持。
　　（一）對(duì)常規(guī)乙二醇反應(yīng)精餾塔進(jìn)行了模擬分析，取得優(yōu)化的工藝參數(shù)。
　　首先分析了進(jìn)料水烷比與環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化率、乙二醇選擇性的關(guān)系，得到水烷比適宜的取值范圍，在此基礎(chǔ)上，以反應(yīng)精餾塔和水回收塔總的換熱器負(fù)荷最小為目標(biāo)，對(duì)水烷比進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明，適宜的水烷比為2:1，而不是文獻(xiàn)所說(shuō)的1:1。其次，以

3、反應(yīng)精餾塔再沸器負(fù)荷最小為目標(biāo)，對(duì)反應(yīng)精餾塔內(nèi)反應(yīng)段持液量的分布、環(huán)氧乙烷進(jìn)料位置、分離段級(jí)數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明，在總塔板數(shù)為11時(shí)，EO從第6塊板進(jìn)料，反應(yīng)精餾塔的負(fù)荷達(dá)到最小。再次，對(duì)反應(yīng)精餾塔的反應(yīng)熱效應(yīng)及其影響進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，當(dāng)采用常規(guī)塔、將反應(yīng)段直接疊加于提餾段之上的塔設(shè)計(jì)時(shí)，反應(yīng)熱并沒(méi)有貢獻(xiàn)于分離操作或減小再沸器的熱負(fù)荷，而只是被冷凝器中的冷卻介質(zhì)移走，也就是說(shuō)，反應(yīng)熱并非文獻(xiàn)所說(shuō)可直接被反應(yīng)精餾塔利用。.
　　

4、（二）對(duì)乙二醇反應(yīng)精餾系統(tǒng)反應(yīng)—分離—能量集成問(wèn)題進(jìn)行了研究，建立了能量最大利用的系統(tǒng)方法。
　　結(jié)合乙二醇反應(yīng)精餾系統(tǒng)的特征，將熱泵技術(shù)及內(nèi)部熱集成技術(shù)應(yīng)用到乙二醇反應(yīng)精餾中，提出了六種能量集成方案，比較分析了節(jié)能效果。結(jié)果表明：（1）將反應(yīng)精餾塔的反應(yīng)段和提餾段進(jìn)行分割，使反應(yīng)段在高溫高壓操作，提餾段在低溫低壓操作，盡可能降低再沸器的溫位是實(shí)現(xiàn)乙二醇反應(yīng)精餾系統(tǒng)能量合理利用的重要途徑；（2）同時(shí)采用外部熱集成（反應(yīng)精餾塔的冷凝