“兩步法”制備油酸甲酯連續(xù)化生產工藝流程模擬、設計.pdf

1、生物柴油是由可再生的動植物油脂加工制成的替代性燃料，在發(fā)達國家已經逐步工業(yè)化。油酸甲酯作為一種重要的化工產品在日常生活中發(fā)揮著重要作用，近年來油酸甲酯因具備生物柴油的特性再次引起人們的關注。
　　實驗室前期已在兩步法合成油酸甲酯工藝的基礎上，建立了兩步反應的反應動力學方程，得到了?；磻痛冀夥磻幕罨芊謩e是121.6 kJ·mol-1、115.2 kJ·mol-1，指前因子分別為2.76×1019、4.03×1018，并且應用

2、全混釜串聯(lián)的方式建立了連續(xù)化生產工藝。本文在前期實驗研究的基礎上，對合成體系中相關物質的熱力學性質進行研究，進而根據(jù)各物質的標準摩爾生成焓計算得到標準摩爾反應焓。采用Aspen plus7.2軟件對兩步法合成油酸甲酯生產工藝進行模擬優(yōu)化得到優(yōu)化的工藝條件，在優(yōu)化的工藝條件下對油酸甲酯進行工藝設計并得到帶控制點的工藝流程圖，最后對于所設計的工藝流程進行經濟、安全與環(huán)境等相關評價。
　?。?）首先對油酸甲酯反應體系中油酸和油酸甲酯的熱

3、力學性質進行測定和計算。使用DSC測定油酸和油酸甲酯的比熱容，得到油酸比熱容與溫度關系式為：Cp/J·g-1·K-1=0.0047T+0.54895；油酸甲酯比熱容與溫度關系式為：Cp/J·g-1·K-1=0.00335T+1.16344。使用數(shù)字化氧彈量熱儀測定油酸和油酸甲酯的燃燒熱，從而計算得到兩種物質的標準摩爾生成焓分別為：-834.35 kJ·mol-1、-767.04 kJ·mol-1。然后通過對反應體系中各物質的標準摩爾生成

4、焓的計算，進一步得到兩步反應合為一體的總反應的標準摩爾反應焓為68.614 kJ·mol-1。
　　（2）在化學反應熱力學和動力學數(shù)據(jù)的基礎上，利用Aspen plus7.2軟件對油酸甲酯生產工藝中各個反應單元進行了模擬優(yōu)化，得到優(yōu)化的反應工藝條件：反應溫度 R1為55℃，R2為45℃，油酸、氯化亞砜和甲醇物料摩爾配比為1:1.1:1.1，反應時間R1為160 min，R2為100 min。在優(yōu)化條件下進行模擬得到油酸和油酰氯的轉

5、化率均接近于100％。對萃取單元進行模擬時，首先對水、甲醇和油酸甲酯三元物系的液液平衡進行了數(shù)據(jù)擬合，得到了各個物質之間的二元交互作用參數(shù)，在此基礎上模擬了水作為萃取劑萃取油酸甲酯中未反應完全或過剩的甲醇的工藝，對萃取溫度和萃取劑用量進行靈敏度分析，得到優(yōu)化的萃取條件為：水用量為20 kmol·h-1，萃取溫度為25℃。
　　（3）在優(yōu)化的工藝條件基礎上，對年產4萬噸的油酸甲酯生產工藝進行工藝設計。首先進行物料衡算和熱量衡算，計算