酯交换法合成碳酸二甲酯的反应精馏过程模拟.pdf

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第 19 卷第 3 期沈阳化工学院学报 Vol 19 , No 3
2005. 9 JOURNAL OF SHEN YAN G INSTITU TE OF CHEMICAL TECHNOLO GY Sep. 2005
文章编号: 1004 - 4639 (2005) 03 - 0180 - 04
酯交换法合成碳酸二甲酯的反应精馏过程模拟
王卫霞, 谭学富
(沈阳化工学院化学工程学院, 辽宁沈阳 110142)
摘要: 以实际工业生产装置为对象,研究酯交换法合成碳酸二甲酯的反应精馏过程模拟问题.
建立过程非平衡级模型,引入分离效率函数,对模型进行求解. 模拟结果与工业生产数据吻合良
好,成功地解决了复杂反应精馏过程模型的建立与求解问题,并在此基础上开发出完整实用的仿
真软件. 软件对碳酸二甲酯的反应精馏塔的工艺设计、操作过程分析和参数调优等工作具有一定
的参考价值.
关键词: 碳酸二甲酯; 反应精馏; 非平衡级模型; 模拟
中图分类号: TQ031 4 文献标识码: A
随着经济和社会的发展,环境友好的化学工开发了实用的仿真软件,对碳酸二甲酯反应精馏
艺和绿色化合物的开发成为人们研究的热点. 碳塔的工艺设计、操作过程分析等工作具有一定的
酸二甲酯(简称 DMC) 是近年来发展迅速的一种参考价值.
新型绿色化工产品,是一种十分有用的有机合成
中间体和性能优良的汽油添加剂[1 ] . 近年来对 1 反应精馏过程的非平衡级模型描述
其生产工艺条件的研究报道很多. 但是由于碳酸模型的推导基于如下假设:每一级系统处于
二甲酯的单程转化率比较低,其中酯交换法的反热力学平衡状态,即 PV = PL = P;气相在达到上
[2 ]
应精馏工艺是研究开发的主要方向. 其反应一级前完全混合, 液相为全混流;相界面上无质
条件温和而且生产工艺无污染、对环境友好,是量和能量累积, 气液相只在相界面处达到平衡,
[3 ]
目前合成碳酸二甲酯的先进生产方法之一. 在级内各点传递系数相等, 反应速率数值相同;
由于反应与精馏在同一塔内同时进行,相互之间过程处于稳态操作;反应只发生在液相, 气相无
的影响十分复杂,操作条件和设备参数的微小变反应. 全塔共有 N + 1 块板,冷凝器为第 0 块板,
化,对操作规律都会产生很大的影响,目前人们再沸器为第 N 块板,塔内共有 c 个组分. 非平衡
对反应精馏规律的认识不是很充分[4 ] ,有待于级模型示意图如图 1 所示.
进一步的研究. 这就使反应精馏过程的设计、放
大、操作性能和控制方案的研究等方面均存在一
定的难度[5 ] . 目前用计算机模拟此过程的报道
较少,因此,用数学模拟的方法,对这种生产过程
进行模拟分析,深入探讨反应精馏过程的生产规
律是非常必要的.
本文对碳酸二甲酯的反应精馏合成过程进
行了非平衡级模拟,计算过程中通过引入分离效
率函数,简化了方程组的求解过程. 在此基础上图 1 非平衡级示意图
收稿日期: 2004 - 09 - 16
作者简介: 王卫霞(1979 - ) ,女,江苏泰州人,硕士研究生在读,主要从事反应精馏过程模拟与优化的研究.
第 3 期王卫霞,等:酯交换法合成碳酸二甲酯