賽區(qū)-師范分校穹頂之上設(shè)計及圖冊04.創(chuàng)新說明書

目 概 反應(yīng)精餾技術(shù)在DMO合成中應(yīng)用的優(yōu) 第一章概述隨著我國聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，我國乙二醇的消費量不斷增加。2011年我國乙二醇的消費量只有1000萬噸左右，2014年增加1200萬噸左右，消費量的年均增長率為10%。近幾年，雖然我國乙二醇的生產(chǎn)能力和產(chǎn)量有較本廠擬建年產(chǎn)25萬噸乙二醇項目，本項目采用生物質(zhì)資源——玉米秸稈作為乙二醇的原料。在合成DMO工藝中，采用反應(yīng)精制塔以固體酸離子交換樹脂為催化劑且以適宜裝填方式，實現(xiàn)反應(yīng)精制合成DMO新技術(shù)。在合成EG工藝中采用恒溫列管式固定床反應(yīng)器，有效地提高草酸的轉(zhuǎn)化率1第二章工藝創(chuàng)新目前，乙二醇的生產(chǎn)可以用煤、石油、天然氣、生物質(zhì)資源作為原料。煤制乙二醇工藝已經(jīng)比較成熟，發(fā)展空間不大，而且，煤不是清潔的能源，煤的燃燒會造成環(huán)境污染，導(dǎo)致溫室效應(yīng)，帶來一系列的“”。石油的組成成分中含有很多雜質(zhì)，難提煉，石油燃燒的副產(chǎn)物多，難分離，分離成本高，經(jīng)濟效益低。石油和煤制乙二醇的工藝一樣，都是比較成，燃燒都會帶來污染，都是不清潔的能源。相對于煤和石油而言，天然氣和生物質(zhì)資源是較為清潔的能源，但是天然氣的成本高，經(jīng)濟效益低。生物質(zhì)資源的種類有很多，比如說樹葉、水稻桿、玉米秸稈等。在我國，生物質(zhì)的利用率很低，大多數(shù)是直接燃燒或者爛在田里。用生物質(zhì)資源乙二醇，可以變廢為寶。乙二醇的工業(yè)化生產(chǎn)方法即天然氣合成法、煤制乙二醇法和生物質(zhì)轉(zhuǎn)化法在生產(chǎn)工藝、原料要求、副產(chǎn)品量、三廢處理等方面各有優(yōu)劣，這三種生11。表1-1三種工藝的優(yōu)缺點比生產(chǎn)方優(yōu)缺歷史悠久，工藝流程短，工藝操作對原料煤純度要求不建設(shè)合成副產(chǎn)品經(jīng)濟價值廢水處理生產(chǎn)建設(shè)轉(zhuǎn)化工藝占地原料甲醇循環(huán)利由表11據(jù)我國和化學(xué)工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃的要求，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化法是合成乙二醇適宜的方法。EG反應(yīng)工藝的改由于在加氫還原反應(yīng)中，DMO的高轉(zhuǎn)化率和EG的高選擇性是相互的。溫度到達某一臨界值時，隨著溫度的升高，DMO的轉(zhuǎn)化率隨著升高，但是，EG的選擇性隨之下降。本設(shè)計采用恒溫列管式固定床來解決上述問在恒溫列管式反應(yīng)器中，溫度為210℃，壓力為2.62MPa。在此條件下，DMO的轉(zhuǎn)化率100%左右EG的選擇性95%。反應(yīng)在較低溫度下進行主要是為了獲得高的EG選擇性。以使DMO徹底轉(zhuǎn)化，從而降低了副產(chǎn)物的產(chǎn)生，減輕了分離的負擔(dān)，減少固體酸離子交換樹脂裝填方式的改DMO所用的催化劑有酸性和堿性兩大類。采用固體酸離子交換樹脂合成DMO可避免傳統(tǒng)均相酸堿催化劑催化反應(yīng)產(chǎn)品的分離純化和環(huán)利用固體酸離子交換樹脂，有以下優(yōu)點顆粒均勻，粒徑小，比表面積大，催化活性好具有高度選擇性，可得高純度產(chǎn)品。該工藝操作方便、后處理簡單、催化劑可回收，整個過程無三廢污染。由于固體酸離子交換樹脂為固體膠狀，不易跑損，所以將其捆成圓柱狀規(guī)則地裝入塔中，如圖11所示。這種特殊結(jié)構(gòu)使汽液兩相充分接觸、催化1-1反應(yīng)精餾技術(shù) DMO合成中應(yīng)用的優(yōu)本設(shè)計在草酸與甲醇反應(yīng)制草酸二甲酯DMO)工藝中應(yīng)用了反應(yīng)精餾技術(shù)。反應(yīng)精餾塔示意圖如圖12所示。

精餾段（金屬絲網(wǎng)波紋填料反應(yīng)段（金屬絲網(wǎng)波紋填料，放置催化劑提餾段（金屬絲網(wǎng)波紋填料產(chǎn)反應(yīng)精餾是將催化反應(yīng)與精餾分離集成在一個精餾塔內(nèi)來完成的化工過程強化技術(shù)之一，與傳統(tǒng)的反應(yīng)和精餾單獨進行的過程相比，催化精餾具有其自身獨特的優(yōu)點：選擇性高。對于連串或競爭之類的復(fù)雜反應(yīng)，由于反應(yīng)物一旦生成轉(zhuǎn)化率高。對于可逆反應(yīng)，由于反應(yīng)產(chǎn)物不斷移出反應(yīng)區(qū)，使可逆生產(chǎn)能力高。因產(chǎn)物隨時從反應(yīng)區(qū)移走，故反應(yīng)區(qū)內(nèi)反應(yīng)物含量始產(chǎn)品純度高。對沸點相近或形成共沸物的物系，催化精餾工藝可利用各組分反應(yīng)性能的差異，改變組分的相對揮發(fā)度或破壞共沸點，在一個塔內(nèi)直接獲得高純度產(chǎn)品；能耗低。對于放熱反應(yīng)，反應(yīng)段放出的熱可直接用于精餾，降低了投資省。由于將反應(yīng)器和精餾塔合二為一，節(jié)省設(shè)備投資，簡化程系統(tǒng)容易控制；催化精餾常利用改變塔的操作壓力來改變液體混物的泡點，從而改變反應(yīng)速率和產(chǎn)品分容易實現(xiàn)老工藝的改造。對于現(xiàn)有生產(chǎn)裝置，在大多數(shù)情況下，只需用催化劑結(jié)構(gòu)取代部分塔板或填料，就可以將傳統(tǒng)精餾塔改為催化精餾塔因此，采用反應(yīng)精餾技術(shù)可顯著提高DMO的選擇性與草酸的轉(zhuǎn)化率降低能耗，減少設(shè)備投資，簡化生產(chǎn)裝第三章本設(shè)計是利用DMO加氫反應(yīng)乙二醇，工藝中產(chǎn)生了大量熱量，由于在整個流程中，需要比較多的供熱。如果直接排放則會造成熱能浪費從而引起環(huán)境污染。原理夾點把網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分成兩個在熱力學(xué)上相互分離的兩個子系統(tǒng)。夾點上方的子系統(tǒng)是熱阱系統(tǒng),熱公用工程向其輸入熱能,而沒有任何熱能流出,夾點下方的子系統(tǒng)是熱源系統(tǒng),由冷公用工程從系統(tǒng)帶走熱能,而沒有任何熱能從外界流入。為了達到最小公用工程消耗,實現(xiàn)最大能量回收,利用夾點技術(shù)對換熱網(wǎng)絡(luò)進行設(shè)計時,3個基本原則：不應(yīng)有夾點的傳熱3)夾點之下不應(yīng)設(shè)置任何公用工程加熱器。21所示。2-1工藝量供給原料預(yù)熱，從而降低成本。工藝流程如圖22，23所示。3.2.1.1熱集成工熱集成工段分為反應(yīng)精制單元原料預(yù)熱及加氫反應(yīng)單元原料預(yù)熱兩部分，即熱集成。加氫反應(yīng)單元原料預(yù)DMO預(yù)熱到一定溫度，實現(xiàn)熱能的有效利用。(2)DMO精制單元原料預(yù)經(jīng)過給加氫反應(yīng)單元預(yù)熱后的