合成气一步法制二甲醚吸收塔的模拟的研究.pdfVIP

2009’中国煤化工技术、信息交流会暨产业发展研讨会论文集 合成气一步法制二甲醚吸收塔的模拟研究 刘 佳 黄伟 (太原理工大学煤化工研究所，煤科学与技术教育部和山西省重点实验室，太原030024) 二甲醚(DME)传统上是一种基本有机化工原料，以甲醇水溶液为吸收剂的吸收行为，考察了吸收塔的 但随着对DME的深入研究，DME用途越来越广泛．一些影响因素，为一步法二甲醚生产装置的设计提供 它可以替代氯氟烃作气雾剂、制冷剂和发泡剂，可以 了一定的理论依据。 用于合成低碳烯烃，也可代替柴油和液化气．被誉为 2l世纪的洁净燃料。目前，二甲醚正以其优越的性能 1 流程模拟 越来越受到国内外的广泛关注。 合成气一步法制DME由于其工艺简单、操作费 1．1 流程 用低，近年来得到了迅速发展。但是一步法合成二甲 合成气一步法制DME反应器出来的气体经换热 醚相对于两步法而言，产物复杂，必须经过多步分离 后进入吸收塔，基于课题组实验室合成实验结果，进 精制才能得到纯度较高的二甲醚。目前国内外研究热 入塔气体中约有DME 4％～8％、CO：4％一10％，其余 点集中在分离流程方面。德国专利DE4222655提出 的工艺是将来自合成反应器的尾气在高压分离器中 水以及不同摩尔分率的甲醇水溶液作为吸收剂对气 分离为气液两相，气相进人洗涤塔，用甲醇将DME脱 体进行逆流吸收，研究其对DME吸收率的影响，以及 洗，洗涤后的气体送往合成反应器循环使用．洗涤塔 在达到相同DME吸收率时各种吸收剂的用量以及对 底的液相送去精馏，获得DME产品。肖文德等人则将 能耗的影响．在此基础上优化浓度的甲醇水溶液作为 从合成反应器出来的尾气通过旋风分离出催化剂颗 吸收剂考察了气液比、压力、温度、CO：相对含量对 。 粒后直接进入吸收塔，吸收塔下段为甲醇吸收．上段 DME吸收率的影响。具体流程见图1。 为水吸收，吸收塔釜温为20℃～60℃，吸收液经后续精 二氧化碳 馏脱出甲醇、二氧化碳后得到产品二甲醚。董岱峰等 人的工艺是对来自合成反应器的气体先在常温下用 甲醇洗涤，之后塔顶气体再经换热冷冻后用低温甲醇 进行洗涤，洗涤液经后续精馏处理后得到DME产品。 韩媛媛等人提出了用水吸收一步法冷凝后，气相产物 中的二甲醚的分离工艺流程：反应冷凝液与吸收后的 液体混合后进人二甲醚精馏塔。二甲醚产品从精馏塔 侧线引处，塔底甲醇和水去甲醇精馏塔。 从以上综述中可以看出，无论采取何种工艺．一 步法二甲醚合成产品的分离主要是通过吸收和精馏 图1 二甲醚吸收过程模拟流程图 等化工单元操作完成，其中吸收是精馏的基础。直接 影响精馏T艺操作条件的选择，而此方面研究相对较 1．2物性计算 少。本文在前期rT作基础上，采用AspenPIus对二甲 在化工流程模拟时，模拟结果是否符合实际，在 醚吸收过程进行了模拟研究，鉴于一步法合成二甲醚 相当大的程度取决于物性数据是否在一定范围内足 的产物中有甲醇和水，从降低成本考虑，重点研究了 够准确。陈健等指出，采用PR方程计算气相各组分的 一199— 2009’中国煤化工技术、信息交流会暨产业发展研讨会论文集 逸度系数，NRTL方程计算液相活度系数。针对此体系 因为DME与甲醇的溶解度参数相比水而言更为接 进行气液平衡计算时与实际值偏差较小。因此选择 近，所以在甲醇中具有更高的溶解度。