甲醇和三甲氧基硅烷共沸物分离过程模拟和优化

摘要

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％.