加压-的常压精馏分离甲醇-碳酸二甲酯的相平衡和流程模拟.pdfVIP

第3 卷 第5 期 过 程 工 程 学 报 Vol.3 No.5 200 3 年 10 月 The Chinese Journal of Process Engineering Oct. 2003 加压-常压精馏分离甲醇-碳酸二甲酯的相平衡和流程模拟 李春山,张香平,张锁江,徐全清 ( 中国科学院过程工程研究所, 北京100080) 摘 要：变压精馏是分离共沸混合物的有效方法. 本文在计算机模拟和分析的基础上, 提出了加压 – 常压串联分离甲醇–碳酸二甲酯共沸体系的工艺方法. 采用UNIQUAC 方程来表征甲醇–碳酸二甲 酯二元共沸体系的气液平衡. 根据实验数据，回归了该热力学模型中的交互作用参数，模型的计算 结果与实际数据吻合. 模型的适用范围为：压力0.1~1.5 MPa, 温度337~440 K. 基于平衡级模型， 对加压精馏塔进行了模拟计算, 分析了各主要操作参数对分离效率、产品纯度及操作费用的影响. 在对加压– 常压串联流程模拟的基础上，得到了最佳分离操作工艺参数. 模拟结果对工业过程的设 计和改造具有一定的指导意义. 关键词：碳酸二甲酯；甲醇；共沸物；加压分离；气液平衡；流程模拟 中图分类号：TQ021.8 文献标识码：A 文章编号：1009–606X(2003)05–0453–06 1 前 言 碳酸二甲酯(Dimethyl Carbonate, 简称DMC)是一种环境友好的有机化工原料, 被誉为“绿色” [1,2] 化工产品 . 随其应用领域和需求量逐渐扩大, 其生产过程的研究也显得尤其重要. 目前, DMC 的工业生产方法主要有甲醇氧化羰基化法、酯交换法等. 但是无论采取何种方法, 由于热力学的限 制, 反应后得到的都只能是甲醇( 以下记为MeOH)与DMC 的混合物. 由于在常压下MeOH 和DMC 形成二元共沸物[MeOH 70%(w) ；DMC 30%(w)], 通过常压精馏从塔顶得到的是MeOH–DMC 的二 元共沸物, 该恒沸物中含有大量的 DMC, 如何从该恒沸物中分离回收 DMC 是一个需要解决的问 题. 目前国内外采用的分离工艺有萃取精馏法、加压分离法和冷冻结晶分离法. 加压分离法利用 MeOH–DMC 体系对拉乌尔定律产生正偏差的特点, 提高压力可以打破常压下MeOH–DMC 形成的 二元共沸点, 改变共沸物组成. 在高压条件下, 塔顶可以得到以MeOH 为主的共沸物, 塔底得到高 纯度的DMC. 塔底DMC 产物中所含的少量MeOH, 可以通过常压精馏进一步提纯得到纯的DMC. 由于加压分离法避免了萃取剂的回收, 具有工艺流程短、设备投资少、操作方便、易控等特点, 已 [3] [4–6] 应用于DMC 工业生产中 , 然而有关其理论分析及流程模拟计算的研究报道极少 . 在相关体系 [4,5] 的热力学气液平衡研究方面，Luo 等 对常压下该体系的气液平衡数据进行了测定，采用UNIFAC [6] 和NRTL 模型对常压气液平衡进行了回归和预测; 张立庆等 用Wilson 方程、NRTL 方程、UNIFAC 模型对其测定的常压气液平衡实验数据进行了拟合, 但在拟合研究中都没有采用高压实验数据， 因此得到的模型在外推至高压条件使用时会产生较大的偏差. 因为本文的加压分离过程模拟主要