Промышленные технологии получения метилдиэтаноламина и эфиров метилового спирта - абсорбентов нового поколения для очистки природных и технологических газов от кислых примесей

• Автор: Лаврентьев, Иван Анатольевич
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 146 с.

Основные обозначения и сокращения, содержащиеся в тексте.

В.К. - высококипящие примеси;

ГКМ - газоконденсатное месторождение;

ГПЗ - газоперерабатывающий завод;

ДЭА - диэтаноламин;

МА - метиламин;

МДЭА - метилдиэтаноламин; мдэг - метилдиэтиленгликоль;

Мет - метанол;

ММЭА - метимоноэтаноламин;

ММЭГ - метилмоноэтиленгликоль; мпэг - метилпентаэтиленгликоль;

МТеЭГ - метилтетраэтиленгликоль;

МТЭГ - метилтриэтиленгликоль;
МЭА - моноэтаноламин;
НД - насос дозатор;
НЦ - насос циркуляционный;
ОМДЭА - оксиэтилированный метилдиэтаноламин;
ОЭ - оксид этилена;
Р - давление;
С14- концентрация вещества 14;
С№ - начальная концентрация вещества 14;
ТЭА - триэтаноламин;
Т - температура
ЭМС - эфиры метилового спирта.
Индексы г — газ; ж - жидкость; ст.- стенка.

1 Введение
2 Аналитический обзор
2.1 Алкилэтаноламины и оксиэтилированные спирты как абсорбенты для аминной очистки газов. Научно-технические аспекты выбора абсорбента
2.2 Кинетика взаимодействия оксида этилена с алкиламинами. Промышленные способы получения метилдиэтаноламина
2.3 Получение оксиэтилированнных органических гидроксилсодержащих соединений
3 Обоснование выбора технологических решений для производства метилдиэтаноламина и эфиров метилового спирта
3.1 Выбор технологических решений для производства метилдиэтаноламина
3.2 Выбор технологических решений для производства эфиров метилового спирта
4 Изучение кинетики получения метилдиэтаноламина из оксида этилена и метиламина. Разработка математической модели синтеза
4.1 Экспериментальное изучение реакции получения метилдиэтаноламина в лабораторных условиях
4.2 Разработка математического описания получения метилди-этаноламина из оксида этилена и метиламина
5 Технологическая схема производства метилдиэтаноламина из оксида этилена и метиламина
5.1 Описание принципиальной технологической схемы
5.2 Выбор режима работы узла синтеза
5.3 Выбор аппаратуры для узла синтеза метилдиэтаноламина
5.4 Реализация предложенной технологической схемы синтеза метилдиэтаноламина в промышленности
6. Изучение кинетики получения эфиров метилового спирта из оксида этилена и метанола, разработка математической модели синтеза
6.1 Реакция взаимодействия метанола и оксида этилена. Выбор катализатора
6.2 Изучение кинетики взаимодействия оксида этилена и метанола в лабораторных условиях
6.2.1 Методика эксперимента
6.2.2 Изучение влияния соотношения реагентов, температуры реакции, концентрации катализатора на селективность процесса
6.2.3 Изучение влияния температуры и концентрации катализатора на скорость процесса
6.3 Математическое моделирование процесса взаимодействия оксида этилена и метанола
6.4 Разработка реакторного узла для проведения оксиэтилирова-ния метанола. Опытная проверка технологических решений на лабораторной установке
7 Технологическая схема производства эфиров метилового спирта из оксида этилена и метанола
7.1 Описание принципиальной технологической схемы
7.2 Выбор режима работы узла синтеза
7.3 Выбор аппаратуры для узла синтеза эфиров метилового спирта

Для определения константы к2 была изучена реакция взаимодействия оксида этилена и метилмоноэтаноламина (реакция (4.2)), в избытке ММЭА для того, чтобы другие реакции с ОЭ не влияли на картину реакции. Опыты проводились при температурах 0, 20,40°С.
Для расчета константы к2 было использовано выражение[50]: с0 -С г°

где - Сйоэ,С°ш - начальные концентрации оксида этилена, метилмоноэтаноламина соответственно
Значения полученных констант скорости реакции (4.2) представлены в таблице 4.1.
Таблица 4.1. Значение константы скорости реакции взаимодействия оксида этилена и метилмоноэтаноламина (реакция (4.2)).
Температура, °С к2 ср., л/моль мин.
0 5,1
20 6,0- 10'3
40 6,1- 10*
Найденное значение к2 было использовано для расчета константы к( в системе уравнений (4.4). Однако, значение к! удовлетворительно описывающего экспериментальные данные найти не удалось и значения к1 и к2 были найдены путем численного решения системы дифференциальных уравнений (4.4) методом наименьших квадратов. Результаты расчета констант по модели второго порядка, описываемой системой уравнений (4.4) представлены в таблице 4.2.
Расчетные и экспериментальные кинетические кривые для температуры реакции 40 °С представлены на рисунке 4.1. Анализируя характер кривых на рисунке 4.1 становиться очевидным, что расчетные данные не соответствуют эксперименту, особенно по оксиду этилена. Поэтому, было принято решение обратиться к более сложным кинетическим моделям.