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摘 要

乙二醇(ethylene glycol)是现代化学工程中最为重要的基础原料之一，同时也是一个国家综合国力的集中体现。中国是一个石油资源短缺但是煤炭资源丰富的大国。以煤为原料生产甲醇，再由甲醇制乙二醇的工艺路线不仅收率高、效益高，而且符合绿色发展战略。乙二醇传统的生产方法是以石油为原料，针对我国煤气资源丰富，石油资源贫瘠的现状。本文采用合成气路线合成乙二醇，先以一氧化氮、氧气和甲醇为原料进行酯化反应，生产亚硝酸甲酯。又以亚硝酸甲酯、一氧化碳作为反应原料，以钯为催化剂，进行羰化反应，生产草酸二甲酯。最后由草酸二甲酯加氢制乙二醇。因为煤基合成气制EG偶联再生工段中会产生大量的水需要脱除，因此，本文采用大型流程模拟软件Aspen Plus对该工艺中偶联再生工段进行模拟，通过DSTWU模块初步确定流程中塔的参数，再利用RadFrac模块对塔精算，最后通过灵敏度分析，优化塔的参数，提高水的纯度，为后续工艺的研究作铺垫。

关键词：甲醇，乙二醇，羰基化，加氢

Abstract: Ethylene glycol (ethylene glycol) is a modern one of the most important basic raw material in chemical engineering, is also the embodiment of a nation"s comprehensive national strength.China is a country short of oil but rich in coal.The process of producing methanol from coal and then producing ethylene glycol from methanol is not only high in yield and benefit, but also in line with the green development strategy.The traditional method of ethylene glycol production is based on petroleum.In this paper, ethylene glycol was synthesized by syngas. First, nitrite, oxygen and methanol were esterified to produce methyl nitrite.Dimethyl oxalate was prepared by carbonylation of methyl nitrite and carbon monoxide with palladium as catalyst.Finally, dimethyl oxalate is hydrogenated to ethylene glycol.EG because coal based syngas system coupling in the regeneration section will produce large amount of water to removal, therefore, this article USES the large process simulation software Aspen Plus for the process, to simulate the coupling in the regeneration section through the DSTWU module parameters, the preliminary determination process tower reuse RadFrac module on actuarial, at last, through the analysis of the sensitivity to optimize the parameters of the tower, improve the purity of water, foreshadowing for the research of the follow-up process.

Keywords: Methanol, ethylene glycol, carbonylation, hydrogenation

目录

1前言 4

2乙二醇的生产及应用 4

2.1乙二醇简介 4

2.2乙二醇的市场需求情况 4

3乙二醇的主要生产工艺路线 7

4工艺方案比较及选择 10

5甲醇制乙二醇工艺偶联再生工段的模拟 12

5.1热力学计算方法的确定 12

5.3工艺流程模拟介绍 12

6 偶联再生工段模拟与优化 14

6.1偶联再生工段进料情况 14

6.2模拟参数的优化与设定 17

6.2.1 AD08精馏塔的优化 17

6.2.2AD08精馏塔理论板数的灵敏度分析 17

6.2.3AD08精馏塔回流比的灵敏度分析 18

6.2.4AD08精馏塔进料板位置的灵敏度分析 20

6.2.5采出率D/F影响 21

6.3模拟与优化结算结果对比 21

结 论 23

参 考 文 献 24

致 谢 25

1前言

乙二醇(Ethylene glycol，简称EG)是重要的有机化工原料。主要用于生产聚酯纤维、防冻剂、不饱和聚酯树脂、润滑剂、增塑剂、非离子表面活性剂以及炸药等。近些年EG的市场需求不断增长，而目前EG的工业生产主要依赖石油资源，由于我国石油资源自给不足，因此开发新的EG生产工艺路线极为重要。我国煤资源丰富，使用煤来代替石油生产乙二醇，可以提高煤的高效利用。但是，煤基合成气制EG工艺中为了提纯出纯度较高的乙二醇产品需除去大量的水分，过程能耗较大。因此，针对该工艺过程进行研究和优化迫在眉睫。

2乙二醇的生产及应用

2.1乙二醇简介

乙二醇，英文简称为EG，又名“甘醇”和“1,2-亚乙基二醇”，它的化学式为(CH₂OH)₂，分子式为C₂H₆O₂，带有两个醇羟基，是最简单和最重要的脂肪族二元醇^[1]，其结构式如图1-1所示：

图1-1

。乙二醇是无色无臭、有甜味的液体，对动物有毒性，能与水、丙酮互溶，但在醚类中溶解度很小^[2]。乙二醇的具体物理性质如下表1-2所示：

表1-2乙二醇的物理性质

项目	指标	项目	指标
分子量	62.1g/mol	蒸气密度（空气=1）	2.1
沸点（101.325KPa）	470.75K	闪点（开口）	399.85K
凝固点	-260.25K	闪点（闭口）	710.96K
黏度（293.15K）	19.8×10﹣³Pa·s	折射率（298.15K）	1.4300
临界温度	645K	比重（298.15K）	1.1100
临界压力	5.21MPa	表面张力（298.15K）	0.048N/m
临界体积	7.53cm³/mol	体积膨胀系数（298.15K）	6.2×10﹣4/K
密度（293.15K）	1.1135g/cm³

2.2乙二醇的市场需求情况

1.市场需求及预测

目前，我国乙二醇产品主要用于生产聚酯、冷冻液以及粘合剂、油漆溶剂、耐寒润滑油、表面活性剂和聚酯多元醇等^[3]。其中聚酯是我国乙二醇的主要消费领域，约占总消费量的93.0％，另外约7.0％用于生产防冻剂、黏合剂、表面活性剂以及聚酯多元醇等^[4]。近年来全球乙二醇需求增长迅猛，大部分归结于乙二醇的下游产品的需求更加强烈，其下游的主要产品为聚酯，可用来制造纺织品、食品饮料包装、印刷、建筑材料等。乙二醇产业链示意图见图2-1。

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