【摘要】：碳酸二甲酯是一種環(huán)境友好化學(xué)品,發(fā)展前景非常廣闊。它能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)合成路線中劇毒的原料,還可以作為汽油添加劑和有機合成工業(yè)中的溶劑。碳酸二甲酯在涂料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、添加劑等各個行業(yè)中都得到了廣泛應(yīng)用。目前,國內(nèi)主要采用碳酸丙烯酯和甲醇酯交換制備碳酸二甲酯。本文針對酯交換法生產(chǎn)碳酸二甲酯的工藝流程存在的能耗高的問題,對其進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化研究,提出一種新的工藝流程,并進(jìn)行碳酸二甲酯生產(chǎn)系統(tǒng)的熱集成研究。本文的研究內(nèi)容主要包括方面：(1)采用流程模擬軟件Aspen Plus對整個工藝流程進(jìn)行穩(wěn)態(tài)模擬。選擇活度系數(shù)法UNIQUAC-RK方程描述系統(tǒng)熱力學(xué)性質(zhì),模擬得到的結(jié)果與工廠運行數(shù)據(jù)吻合良好,說明本文所建立的模型能夠準(zhǔn)確描述碳酸二甲酯生產(chǎn)的工藝流程。(2)針對于現(xiàn)有工藝的主要耗能工段(碳酸二甲酯合成工段)進(jìn)行優(yōu)化,提出一個新的工藝流程,并對其進(jìn)行穩(wěn)態(tài)模擬。結(jié)果表明,新工藝不但能夠滿足碳酸二甲酯生產(chǎn)和分離要求,而且降低能量費用29.50%和年總費29.29%。為進(jìn)一步降低能耗,對原工藝和新工藝進(jìn)行部分熱集成研究,計算所有工藝的年總費用。年總費用對比結(jié)果表明,新工藝在熱集成前后都有顯著的節(jié)能效果。(3)研究新工藝流程的動態(tài)行為。第一,根據(jù)工藝流程的特點,設(shè)計出兩種控制方案,并對其中的控制參數(shù)進(jìn)行整定。采用Aspen Dynamics,考察反應(yīng)精餾塔的進(jìn)料量和進(jìn)料組成干擾下,系統(tǒng)的動態(tài)行為。結(jié)果表明采用T-QR/F串級控制法能夠更加有效的保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。第二,針對熱集成后新工藝設(shè)計了壓力補償溫度法控制方案,并對其動態(tài)行為進(jìn)行研究,說明該控制方案對進(jìn)料量和進(jìn)料組成干擾控制有效。(4)采用Aspen Energy Analyzer軟件,在夾點技術(shù)的基礎(chǔ)上對DMC系統(tǒng)的換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行能量集成,提出四個能夠滿足熱量交換和能量節(jié)約的換熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。建立換熱網(wǎng)絡(luò)的綜合評價模型,對優(yōu)化后的換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行評價,獲得最優(yōu)的換熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TQ225.52

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本文編號：2766209