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摘 要

本文通过回顾阅读大量文献，设计了一套30万吨1,2-丙二醇的工艺路线，最终确定了适用于工业生产的最优催化剂，同时使用Aspen Plus软件进行流程模拟与优化，最终使得产品纯度98.％以上的1,2-丙二醇。其中设计内容包括Aspen过程模拟、CAD工艺制图，以及计算和设备选型和设备、管道的设计选择与布置。

关键词：1,2-丙二醇 甘油氢解 模拟与优化 Aspen Plus

The Design of Process of Glycerol Hydrogenolysised to 1,2-Propanediol

ABSTRACT

This article aims to renewable glycerol cheap and readily available as a raw material, by way of catalytic hydrogenolysis prepared diol. Although the study of glycerol hydrogenation of 1,2-propanediol reported more, but there are still some deficiencies, but also for preparation of the catalyst for further research and development. By reading a lot of literature review, design a set of 300,000 tons of 1,2-propanediol process route, and ultimately determine the optimal for industrial production of the catalyst, while using Aspen Plus process simulation and optimization software, ultimately makes the purity of the product 98 above.% of 1,2-propanediol. Design content referred to herein, including process simulation, process mapping, heat exchanger network design, calculation and equipment selection, mapping and equipment, pipeline design choice and arrangement.

Key Words: 1,2-Propanediol hydrogenolysis of glycerol simulation and optimization Aspen Plus

目录

摘要 II

ABSTRACT III

第一章 文献综述 3

1.1课题的背景和意义 3

1.2 甘油简介 3

1.3 1,2－丙二醇简介 3

1.3.1 1,2-丙二醇性质 3

1.3.2 1,2-丙二醇生产方法 3

A:环氧丙烷水合法 3

B丙烯直接催化氧化法 4

C 酯交换反应联产法 4

E 甘油氢解法 4

1.4 反应机理 4

1.4.1 脱水－加氢机理 4

1.4.2 脱氢－脱水－加氢机理 5

1.4.3 直接氢解机理 5

1.4.4 螯合机理 5

1.5催化剂的选择 5

1.5.1 贵金属催化剂 5

1.5.2 镍基催化剂 5

1.5.3 铜基催化剂 5

第二章 设计基础 6

2.1 设计概况 6

2.1.1 设计内容 6

2.1.2 生产任务及装置规模 6

2.1.3 具体工艺方案 6

2.1.4工艺流程示意图 7

2.2原料与反应产物规格 7

2.3公用工程 7

2.4工艺流程描述 7

2.4.1：加氢反应工段 8

2.4.2精馏提纯工段 8

2.5.1甘油/水预热器 8

2.5.2氢气冷却器 8

2.5.3加氢反应器 9

第三章 物料及热量衡算 10

3.1模拟计算 10

3.2模拟计算结果 12

3.2.1物料衡算结果 12

第四章 工艺设备计算及布置 16

4.1主要设备选型计算 16

4.1.1甘油水溶液预热器(E0101)的选型计算 16

4.1.2粗产品冷却器（E0201）的选型计算 16

4.1.3加氢反应器(R0102)的选型计算 16

4.1.4脱重组分塔(T0203)的选型计算 17

4.2设备布置原则 17

4.2.1换热器布置 17

4.2.2塔的布置 17

4.2.3反应器的布置 18

4.2.4容器的布置 18

4.3设备布置图设计 18

4.4标准规范 18

第五章 管道设计 19

5.1管道布置 19

5.1.1 管道布置原则 19

5.1.2 管道特性介绍 19

5.2管道器材的选用 19

5.3管道设计结果 21

第六章 结论与展望 22

参考文献 23

致谢 25

第一章 文献综述

1.1课题的背景和意义

当今社会，能源问题日益严重。每个国家都大力支持发展生物柴油产业，而甘油作为其中的优秀代表，因为能够生产高附加值的化学品（1,2-丙二醇），已经成为生物柴油工艺中重要的一环。因而这一工艺已成为全社会研究的热点。

1.2 甘油简介

甘油（即丙三醇），是一种无臭、味甘、无色的液体，，分子结构简式为C₃H₅(OH)₃ ，其CAS号为56-81-5 。相对分子质量是92.09 ，熔点是18.18⁰C沸点是290.9⁰C。

1.3 1,2－丙二醇简介

1.3.1 1,2-丙二醇性质

1,2－丙二醇是一种无臭、味稍甜、无色透明的液体，较粘稠，分子式C₃H₈O₂，相对分子质量为76.09，熔点-59℃，沸点188.2℃，对人体无毒无害。

1.3.2 1,2-丙二醇生产方法

A:环氧丙烷水合法

反应的方程式如下：

此反应采用无催化剂水合，避免了反应物被催化剂残渣污染，产品更容易回收。

B丙烯直接催化氧化法

在常压、常温下将丙烯进行催化氧化，生成丙二醇醋酸酯，然后再水解形成丙二醇和醋酸。

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