甲醇与碳酸二甲酯恒沸物的萃取精馏分离模拟优化

1、报告制作：黄维军 毛淑才指导老师：钱宇教授 陆恩锡教授CH3OCOOCH3羰基甲氧基甲基酯基l化学性质非常活泼, 能与酚、醇、胺、肼、酯类化合物发生反应, 生成许多具有特殊性质的化合物, 是重要的有机合成中间体l还是良好的溶剂及清洗剂,在涂料、医药、电池等领域也有广泛应用; 此外,作为汽油添加剂, 可提高辛烷值,增加氧含量, 提高燃烧效率, 降低尾气污染 l非毒性、“绿色”新型化工原料 l（1）酯交换法 l（2）甲醇氧化羰基化法 l（3）直接合成法 各种合成方法得到的粗产品均为甲醇与碳酸二甲酯共沸物, 普通的分离方法难以达到分离产品的要求, 而的分离直接影响着整个工厂的经济效益, 因此对- 共

2、沸物分离方法的研究尤为重要 （1）低温结晶法 （2）膜分离法 （3）加压精馏法 （4）共沸精馏法 （5）萃取精馏法 DMC的凝固点 (4 )比甲醇的凝固点 (- 93.9 )高， DMC凝固结晶, 分离结晶后再蒸馏获得DMC 。 能耗大, 操作困难, 流程复杂 （2）膜分离法 经过特定膜的渗透作用,使DMC分离出来。 效果不是很好，不适合工业运用 （3）加压精馏法 1 0Pa、氮气下进行蒸馏 加压, 投资大， 操作难度大 ,安全性较差 （4）共沸精馏法 加入共沸剂, 使甲醇与烷烃形成比MeOH- DMC共沸物共沸温度低的新共沸物。 DMC的回收率50%,能耗大, 操作范围窄（5）萃取精馏法 萃

3、取精馏法与上述四种方法相比, 无论在投资、效益, 还是在操作、安全方面都优于其它各法, 是最有工业化前景的分离方法。 名称代号 化学式熔 点沸 点比重分子量甲醇ME CH4O-93.9650.791432.04碳酸二甲酯DMCC3H6O34090.251.099990.08邻二甲苯OXC8H10-25.2144.40.8802106.16乙酸异戊酯LAAC7H14O2 142.00.8586130.181.生产工艺流程的确定 2.模拟任务内容 （1）分离精度分析 （2）灵敏度分析 l1 以邻二甲苯作为萃取剂（1）精度分析 B1模块：方案1356分 离 精 度要求mol/min物 流 3 中DM

4、C0.00010.00050.00030.0002物 流 4 中ME0.00500.00100.00200.0020物流3中DMC的质量分数%0.512.331.420.97物流4中ME的质量分数%1.350.270.550.55l 对B3模块进行分离精度分析 方案135811分 离 精 度 要 求mol/min物流6中OX0.0100.00110.00150.002600050物 流 7 中DMC0.0020.00200.00160.001000006DMC萃取率 80.380.384.390.394.3物流6中DMC的质量分数 %82.179.171.959.7物流7中OX的质量分数 %9

5、8.398.699.199.5物流7中ME的质量分数 %91.991.991.991.9l对B1、B3两个模块同时进行精度分析 方案24578分离精度要求mol/min物流3中DMC0.0010.0010.0010.00050.0005物流4中ME0.0010.0010.0010.00200.0020物流6中OX0.0100.00150.00150.00200.0015物流7中DMC0.0020.00300.00200.00150.0015DMC萃取率 75.865.875.885.885.8物流6中DMC的质量分数 %38.475.678.173.777.6物流7中OX的质量分数 %98.2

6、97.598.398.798.7物流7中ME的质量分数 %89.489.489.490.490.4方案11121415分离精度要求mol/min物流3中DMC0.00050.00050.00050.0002物流4中ME0.00200.00200.00200.0020物流6中OX0.00110.00250.00220.0011物流7中DMC0.00200.00110.00110.0020DMC萃取率 80.889.889.883.8物流6中DMC的质量分数 %80.171.173.180.7物流7中OX的质量分数 %98.399.199.198.3物流7中ME的质量分数 %90.490.490.

7、494.7（2）灵敏度分析 B3压力：调节萃取剂再生塔内工作压力，使物流6中DMC的产量最高 Sensitivity S-1 Results SummaryVARY 2 STREAM1 TEMP CM OL/M IN 051015202530354045505560657075800.011460.011470.01148MOLEFLOW Sensitivity S-1 Results SummaryVARY 1 STREAM1 PRESSURE N/SQMM OL/M IN 0200004000060000800001000001200001400001600001800002000000.

8、011460.011470.01148MOLEFLOW Sensitivity S-1 R esults SummaryVAR Y 1 FEED STAGE 66.256.56.7577.257.57.7588.258.58.7591.522.533.5R -R ATIO Sensitivity S-1 R esults Sum m aryVAR Y 1 FEED STAGEWATT 66.256.56.7577.257.57.7588.258.58.759110 120 130 140 150 160 170 180 190 200R -D U TY Sensitivity S-2 Resu

9、lts SummaryVARY 1 FEED STAGE 33.13.23.33.43.53.63.73.83.944.14.24.34.44.54.64.74.84.957891011121314R-RATIO lB1模块分离精度分析 lB3模块分离精度分析 l对B1、B3两个模块同时进行精度分析 方案24791115分离精度要求mol/min物流3中DMC0.00020.00020.00020.00020.00020.0002物流4中ME0.00100.00100.00100.00100.00300.0010物流6中LAA0.00120.00100.00280.00170.00140.00

10、15物流7中DMC0.00200.00230.00100.00150.00150.0017DMC萃取率 %83.880.893.888.888.886.8物流6中DMC的质量分数%80.081.868.075.974.277.5物流7中LAA的质量分数%98.698.499.399.099.098.8物流3中ME的质量分数%90.690.690.690.686.490.6 分离精度分析的结论：l1. 邻二甲苯与碳酸二甲酯作为萃取剂，均能实现较好的萃取分离效果：萃取率与DMC纯度都可达到80l2. 邻二甲苯有利于提高副产品甲醇的纯度，在对萃取率没有过高要求时，使用效果优于乙酸异戊酯l3. 乙酸异戊酯对碳酸二甲酯的选择性更强，有利于提高萃取分离精度，但对甲醇的溶解度偏大，造成副产品甲醇的纯度偏低。 l 邻二甲苯与碳酸二甲酯作为萃取剂，均能实现较好的萃取分离效果：萃取率与DMC纯度都可达到80。在对萃取率没有过高要求时，使用邻二甲苯效果优于乙酸异戊酯，对萃取率要求很高时，宜使用乙酸异戊酯;l 使用邻二甲苯作为萃取剂，宜在微负压下进行萃取和分离，萃取精馏塔的适宜进料温度和压力为常温常压;l 萃取精馏塔的最佳进料位置为第7块板，萃取剂再生塔的最佳进料位置为第4快板。 结论：l 采用更准确的方