BDO精制系统流程模拟与节能研究

摘要

1,4-丁二醇(1，4-butanediol，或BDO)，是一种重要的有机化工原料，可生产四氢呋喃(THF)、γ-丁内酯(GBL)和聚对苯二甲酸二丁酯(PBT)等产品。 BDO的生产方法主要有Repee法、顺酐法、丁烷/顺酐法等。采用顺酐法的Davy工艺是生产BDO的最新工艺，具有多方面的优势。 BDO的用途非常广泛，因此其需求量很大。由于国外的技术封锁，国内仅有的二套BDO生产装置全部从国外引进。为此，开发具有自主知识产权的工艺技术，填补国内空白，是非常必要和有重大意义的。 运用化工流程模拟软件Aspen Plus，对BDO精制工艺进行研究、开发，并对各方案流程进行剖析研究，得出了较优的技术方案，对精馏系统的节能策略也进行了探索和研究。 BDO精制系统进料中含有Aspen Plus数据库中没有定义的组分。通过文献中的基础物性数据结合Aspen Plus中的PCES系统来获得向Aspen Plus数据库中定义组分所必需的热力学参数。进料中还含有醇、水等组分，为高度非理想液体混合物且精馏塔内操作压力较低。根据物系特点，选用NRTL和Wilson活度系数模型作为流程模拟计算的热力学模型。经实验数据验证，模拟方法和结果是可靠的。 根据分离目的，若采用简单塔来分离含BDO的混合物系，共有5种分离方案。通过分析这5种分离方案，得出方案4和方案5的能耗明显较高。 运用化工模拟软件Aspen Plus，对简单塔方案1～3进行了模拟研究，得到了较优的工艺参数，并对各流程进行了灵敏度分析。通过对比分析这3种方案，发现方案一是这几种方案中能耗最低的方案。 在简单塔方案一基础上提出三种改进型复杂塔方案，并分别对三种流程进行模拟研究和分析，得到了较优的工艺数据。对比模拟结果，发现改进型复杂塔方案一在产品收率较高的情况下，能耗却是这些方案中最低的。 对改进型方案一进行了节能研究，通过采用差压技术使热集成塔间的温差达到合适的传热温差。采用热集成后的流程理论上比未采用热集成的工艺热负荷和冷负荷均节省20％左右。

目录

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声明

第一章文献综述

1.1引言

1.1.1物理性质

1.1.2 BDO的用途

1.2 BDO生产工艺

1.2.1 Reppe法

1.2.2顺酐法

1.2.3丁烷／顺酐法

1.2.4其它生产方法

1.2.5 BDO生产工艺评述

1.3多组分分离序列的优化综合

1.4化工过程流程模拟技术

1.5精馏过程的节能技术

1.5.1不改变流程的节能技术

1.5.2改变流程的节能技术

1.6本文研究内容和意义

第二章工艺流程模拟与分析

2.1Aspen Plus软件介绍

2.2热力学模型

2.3流程模拟研究

2.3.1定义组分

2.3.2热力学模型的选用

2.3.3模拟方法可靠性验证

2.4简单塔方案模拟研究

2.4.1方案一

2.4.2方案二

2.4.3方案三

2.4.4简单塔方案工艺比较

2.5复杂塔方案模拟研究

2.5.1方案一

2.5.2方案二

2.5.3方案三

2.5.4复杂塔方案工艺比较

2.6本章小结

第三章节能技术

3.1热集成工艺

3.2复杂塔多效精馏

3.2.1流程简介

3.2.2脱轻塔操作压力的确定

3.2.3脱轻塔回流比的确定

3.2.4产品精制塔压力的确定

3.2.5热集成数据及对比

3.3本章小结

第四章结论

参考文献

致谢